Ocena brak

Klasyfikacja technik hodowlanych

Autor /mieczyslaw Dodano /22.01.2014

Hodowle mikroorganizmów można podzielić, z uwagi na stan fizyczny pożywki, na dwie zasadnicze grupy: hodowle w podłożach ciekłych (HPC, submerged culture) oraz hodowle w podłożach stałych (HPS, solid state fer-mentation, SSF).

Hodowle w podłożach ciekłych obejmują zarówno te przypadki gdy mikroorganizmy znajdują się w postaci zawiesiny pojedynczych komórek lub ich aglomeratów w ciekłej pożywce (hodowle wgłębne), jak i przypadek wzrostu grzybów strzępkowych w postaci „kożucha” na powierzchni ciekłej pożywki (hodowle powierzchniowe).

Zupełnie odrębnie, wśród hodowli w podłożach ciekłych, należy potraktować hodowle z unieruchomionym materiałem biologicznym. Techniki te polegają na unieruchomieniu komórek na powierzchni nośnika bądź zamknięciu komórek wewnątrz cząsteczek polimeru. Unieruchomione komórki wprowadzane są do środowiska ciekłej pożywki, gdzie zachodzi właściwa przemiana biochemiczna.

Zagadnienia procesów z unieruchomionymi komórkami szczegółowo przedstawiono w punkcie 7.6.

Hodowle w podłożach stałych stosowane są do hodowli grzybów mikroskopowych. Organizmy te mogą rosnąć w stałych podłożach takich jak np. ziarna zbóż, otręby pszenne, wysłodki buraczane, odpady celulozowe. Podłoże stałe musi mieć odpowiednią wilgotność. Dla przykładu, dla wzrostu grzybów Aspergillus niger na ryżu lub otrębach pszennych wilgotność podłoża wynosi ok. 50-60%.

Dokładniej hodowle w podłożach stałych omówione zostaną w rozdziale 7.5.

Bardzo ważnym kryterium podziału technik hodowlanych jest sposób prowadzenia procesu. Wyróżnia się hodowie okresowe, hodowle okresowe z ciągłym dozowaniem pożywki oraz hodowle ciągłe. Te techniki hodowlane, w odniesieniu do hodowli wgłębnych, zostaną omówione szczegółowo.

Hodowla okresowa polega na załadowaniu pożywki do fermentora, wyste-rylizowaniu pożywki wraz z fermentorem, zaszczepieniu materiału posiewowego i prowadzeniu namnażania mikroorganizmów. Wzrost mikroorganizmów obejmuje kolejne fazy: adaptację, przyspieszenie wzrostu, wzrost wykładniczy, hamowanie wzrostu, fazę stacjonarną. Hodowlę kończy się, w zależności od wymagań technologicznych, bądź po zakończeniu wzrostu wykładniczego bądź w fazie stacjonarnej. Hodowla okresowa stanowi system zamknięty, mikroorganizmy wzrastają na określonej, ograniczonej ilości pożywki.

Hodowle ciągłe stosowane są w procesach, w których konieczna jest kontrola stężenia substratu, zwłaszcza gdy wysokie stężenia substratu działają hamująco na przebieg przemian. Należy podkreślić, iż w hodowli ciągłej preferowane są komórki szybko rosnące. Proces ten jest zatem odpowiedni dla otrzymywania biomasy oraz metabolitów pierwotnych. Zwykle szczepy producentów metabolitów wtórnych i pośrednich odznaczają się co najwyżej przeciętnymi szybkościami wzrostu i w hodowlach ciągłych są wypierane przez mutanty o mniejszej produkcyjności, ale za to szybciej rosnące.

W reaktorach z idealnym wymieszaniem stężenie substratów i produktów przemian jest równe ich stężeniu w strumieniu opuszczającym aparat, tzn. końcowemu stężeniu przemiany. Oznacza to, że w hodowlach ciągłych mikroorganizmy rosną w środowisku o najwyższym stężeniu produktów metabolizmu. Cecha ta jest niekorzystna w tych przypadkach, gdy produkt działa hamująco na wzrost komórek (np. fermentacja etanolowa, fermentacja buta-nolowo-acetonowa). Dla porównania, w hodowlach okresowych stężenie produktu zwiększa się stopniowo wraz z przyrostem biomasy, zatem warunki wzrostu, gdy występuje hamowanie produktem, są korzystniejsze.


 

Podobne prace

Do góry