Labbmoment inom bioteknik

Odling av renkulturer, d.v.s. endast en art av mikroorganism, utförs i E-kolvar i skakvattenbad i vätskevolymer på 50-150 mL, eller i bioreaktorer med vätskevolymer på 4 L, 20 L eller 1000 L på önskat substrat.

Utrustning

• Skakvattenbad för E-kolvar
• Bioreaktor bubbelkolonn eller airlift: 4 L vätskevolym
• Bioreaktor bubbelkolonn eller airlift: 20 L vätskevolym
• Bioreaktor bubbelkolonn: upp till 1000 L vätskevolym 

Analys

Primärt analys av substrat och metaboliter, se även avsnittet Analys kopplade till biotekniska försök under labbmomentet Odling av humana och animaliska celler.

Blandade mikrobiella kulturer, såsom slam för anaerob nedbrytning eller vomvätska från djur, används för produktion av biogas och flyktiga fettsyror som vidare valoriseras till single cell protein för djurfoder, biobränslen t.ex. butanol och hexanol, bakteriella bioplaster såsom polyhydroxialkanoater (PHA), kolkälla för denitrifikation i avloppsvatten etc. Odlingen av blandade mikrobiella kulturer utförs i bioreaktorer såsom serumflaskor, bänktopps-CSTR:er och specialiserade membranbioreaktorer i laboratorie- och pilotskala.

Utrustning

• Anaeroba reaktorer 120 ml – 31 L
• Membranbioreaktorer 4 L – 500 L
• Sidoströms mikro-, ultra- och nanofiltreringsenheter 0,5 L – 50 L
• Trickelbäddsbioreaktorer för biokonvertering av gaser 10 L
• Inkubatorer 35–55 grader
• Anaerobkammare/handskfack
• BPC högprecisions gasvolym- och flödesmätare
• Ugnar och muffelugnar
• Spektrofotometers
• Viskometer/Reometrar

Analys

• GC-enhet för CO₂/CO/H₂/CH₄-mätningar
• GC-enhet för analys av flyktiga fettsyror
• HPLC och LC-MS för mätning av alkoholer, syror, furaner och sockerarter
• Elementaranalysator för C/H/N/S-mätning
  Kjeldahl-enhet för kvävebestämning
• Fiberanalysator
• Fettanalysator
• Atomemissionsspektroskopi för kvantifiering av metallelement

Odling av humana och animaliska cellinjer utförs i T-flaskor under kontrollerade förhållanden i cellodlingsskåp. För att upprätthålla en viabel och långsiktigt stabil kultur subkultiveras cellerna regelbundet och kan därefter användas i olika typer av experiment, såsom till ex. cytotoxicitetsanalyser.

Utrustning

• Biologiskt säkerhetsskåp klass II
• CO₂-inkubator
• Inverterat mikroskop för cellövervakning
• Mikroplatteläsare

Analys

Primärt analyseras cellernas morfologi och viabilitet. Mikroskopiska bilder tas för att dokumentera celltillstånd och graden av konfluens kan uppskattas. För funktionella tester kan MTT-analys utföras för att mäta cellviabilitet efter behandling, exempelvis vid  cytotoxicitetsstudier.

Förbehandling av svårnedbrytbara substrat är viktig för att förbättra nedbrytningen och öka effektiviteten i biologiska processer. Genom att förbehandla substratet – till exempel med mekaniska, termiska, kemiska eller biologiska metoder – bryts strukturer ner, cellväggar öppnas och tillgängligheten för mikroorganismer ökar. 

Utrustning

• Parr-reaktor för kemiska reaktioner vid hög temperatur och tryck, såsom biomassaförbehandling
• Ultrafin friktionskvarn 'Supermasscolloider' för homogenisering och fibrillering av mjuka material, tex. Biomassa
• Rotationsindunstare med kapacitet på 2–20 liter, för koncentrering av lösningar, förbehandling av biomassa och rening av cellulosa
• Rotorbultkvarn för nedmalning av torra material, exempelvis träflis och bröd
• Flytande kvävegenerator, för tex. frys-tö-cykel med flytande kväve för förbehandling av material samt extraktion av olika ämnen

Analys kopplade till biotekniska försök

• Ugn för torrviktsbestämning
• Ultrafiltrering
• Centrifuger med olika kapacitet för separation av material med varierande densitet
• Spektrofotometer
• FTIR för analys av främst förbehandling och dess inverkan på substratet
• Analys av polysackarider, inklusive cellulosa, hemicellulosa, kitin och kitosan, samt analys av lignin
• Analys av hur olika material påverkar celler genom cellodlingsexperiment, med fokus på cytotoxicitet, biokompatibilitet, cellviabilitet och proliferation
• Undersökning av antibakteriella egenskaper hos olika material.
• Texturanalysator
• HPLC för kvantifiering av metaboliter, organiska syror, vanliga inhibitorer som kan bildas vid förbehandling av biomass, och enkla sockerarter
• GC för analys av gaser och fettsyror (VFAs)
• Kjeldahl och Elemental analyzer för bestämning av kväve (inkluderat crude protein), kol, väte och svavel
• Mikroskop (inklusive oCelloScope – automatiserad avbildning och analys av levande mikrobiella celler)