Yarim uzluksiz etishtirish
Yarim uzluksiz tizimlarda fermentatorni to'liq yuklash va tushirish bir marta amalga oshiriladi, ammo kulturaning o'sishi davrida uning bir qismi drenajlanadi va bo'sh hajm yangi ozuqa muhiti bilan to'ldiriladi . Shunday qilib, drenaj tizimi ishlaydi. Shunday qilib , yarim uzluksiz etishtirish quritilgan o'stirilgan madaniyatning chastotasi va hajmi va fermentatorning ishchi idishiga yangi ozuqaviy muhit qo'shilishi bilan tavsiflanadi .
Yarim uzluksiz etishtirishning belgilangan usullari mikroorganizmlar kontsentratsiyasining bir xil doimiy qiymat atrofida o'zgarishi va populyatsiyaning o'rtacha o'ziga xos o'sish sur'atining doimiyligi bilan tavsiflanadi .
Mikroorganizmlarni yarim uzluksiz etishtirish aralashtirish va shamollatish tizimi bilan jihozlangan har qanday partiyali fermentatorda ochiq dinamik bir hil bir bosqichli tizimda amalga oshiriladi .
Yarim uzluksiz tizimlarning turli xil variantlari xamirturush, suv o'tlari, antibiotiklar, limon kislotasi va boshqalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi .
Uzluksiz etishtirish
To'plamli etishtirishdan farqli o'laroq, uzluksiz jarayonlarda ozuqa muhiti doimiy ravishda ta'minlanadi va biomassa va uning metabolik mahsulotlarini olib tashlash ham doimiy ravishda amalga oshiriladi.
Uzluksiz etishtirishning belgilangan usullari mikroorganizmlar kontsentratsiyasining doimiyligi va populyatsiyaning o'ziga xos o'sish sur'ati bilan tavsiflanadi .
Uzluksiz etishtirish ochiq dinamik tizimda amalga oshiriladi, u bir hil yoki heterojen bo'lishi mumkin . Ushbu tizim doimiy barqaror holatda uzoq muddatli ishlashga qodir.
Mukammal aralashtirishning bir hil tizimlari. Ideal aralashtirish tizimida mikroorganizmlar doimiy tarkibga ega bo'lgan madaniy muhitda o'sadi va shuning uchun ular har bir vaqtning o'zida bir xil fiziologik holatda, ya'ni o'rnatilgan dinamik muvozanat holatida bo'ladi , bu "deb ataladi" barqaror davlat ".
Fermentatorlar soniga ko'ra (bosqichlar, bosqichlar) bir hil tizimlar bir bosqichli, ikki bosqichli va ko'p bosqichli bo'lishi mumkin.
Uzluksiz bir hil madaniyatni etishtirish uchun asosiy apparat doimiy o'rtacha darajani saqlab turadigan o'rta oqim va madaniyat drenaj qurilmasi bilan mukammal aralashtirish fermentatoridir. Ozuqa muhiti fermentatorga odatda nasos yordamida beriladi . Fermentator ichidagi va chiqadigan suyuqlikdagi barcha mahsulotlarning konsentratsiyasi bir xil bo'ladi va suyultirish tezligi barqaror muvozanat holatidagi o'ziga xos o'sish tezligiga teng.
davriy jarayonlarga nisbatan texnologik afzalliklarga ega , chunki nazariy jihatdan ular uzoq vaqt davomida cheksiz ravishda amalga oshirilishi mumkin. Amalda, ular odatda madaniyatning begona mikroflora bilan yuqishi tufayli to'xtatiladi .
Har qanday davriy jarayon uzluksiz oqim jarayoniga aylanishi mumkin. Uzluksiz oqim o'stirish, faqat bitta kerakli omil o'sishni cheklashi uchun ozuqaviy muhitning bunday tarkibini yaratish orqali doimiy o'sish sharoitlarini saqlab qolish imkoniyatini ochib beradi . Agar bunday jarayonda populyatsiya zichligi muhitning kimyoviy tarkibi (o'sishni cheklovchi omil kontsentratsiyasi) bilan aniqlansa , u kimyostatik kultivatsiya deyiladi. O'sishni cheklovchi omil kontsentratsiyasini o'zgartirish orqali aholi zichligini o'zgartirish mumkin. Suyultirish tezligini o'zgartirish orqali aholining turli xil o'sish sur'atlarini ta'minlaydigan rejimlarni olish mumkin. O'rta sekin oqimi bilan, ya'ni sekin o'sishi bilan madaniyat bu substrat uchun kuchli cheklov, chuqur ochlikni boshdan kechiradi. O'rta tez oqimi bilan, ya'ni tez o'sishi bilan, ochlik darajasi zaif, eksponent o'sish shartlariga yaqinlashadi . Kimyostatik Qat'iy nazorat ostidagi sharoitda etishtirish usuli mikrob hujayralari va kulturalarning fiziologiyasi, biokimyosi va umuman, barcha xossalarini o'rganish uchun asosiy hisoblanadi (2-rasm).
Chemostat tabiatda o'xshashlarga ega. Analogiya shundan iboratki, bunday qurilmalar ochiq uzluksiz tizimlar bo'lib, ular orqali energiya va moddalar oqimi doimo oqadi. Shuning uchun laboratoriyada uzluksiz etishtirish bilan tabiiy sharoitlarni (masalan, suv omborida, ovqat hazm qilish traktida) taqlid qilish mumkin, bu esa ekologik muammolarni o'rganishga yordam beradi. Shu bilan birga, qisqa vaqt ichida tabiatda uzoq vaqt davomida sodir bo'ladigan hodisalarni kuzatish , ekologik qonuniyatlarni aniqlash mumkin.
Guruch. 2. Uch bosqichli ish sxemasi chemostat : I, II , III - fermentatorlar soni;
S0 - ta'minlangan muhitdagi substratning konsentratsiyasi; S1, S2, S3 - fermentatorlarda substrat konsentratsiyasi; X1, X2, X3 - fermentatorlardagi hujayralar konsentratsiyasi
Yana bir taniqli jarayonni boshqarish printsipi turbo-dostatdir (3-rasm). Unda ozuqaviy muhitni etkazib berish madaniyatning optik zichligini qayd qiluvchi fotoelektrik hujayra buyrug'i bilan amalga oshiriladi. Suyultirish darajasi aholining berilgan zichligiga qarab belgilanadi . Bu turbidostat biomassa konsentratsiyasini o'rnatadigan , navbati bilan suyultirish tezligi sobit bo'lgan kimyostatdan farq qiladi . Nazariy jihatdan biomassa kontsentratsiyasi va suyultirish tezligi o'rtasidagi bog'liqlik kimyostatda bir xil naqshlarga bo'ysunadi va
Signal
S0
Havo
Ree s. 3. Turbidostatning ishlash sxemasi :
S0 - ta'minlangan muhitdagi substratning konsentratsiyasi; S1 - chiquvchi madaniyatdagi substrat konsentratsiyasi;
X - hujayralar kontsentratsiyasi turbidostat , jarayonni boshqarish usullari boshqacha. Turbidostat eksponent o'sish bosqichida belgilangan ekinlarni o'rganishda qo'llaniladigan maksimal tezlikka teng o'sish sur'atlarini olish imkonini beradi . Boshqa tomondan, kimyostatlar eng pastdan maksimal o'sish tezligiga qadar suyultirish tezligida qo'llaniladi. Turbidostatda o'sish tezligi aniqlanmaganligi sababli , substratning ortiqcha miqdori va madaniyatda doimiy atrof-muhit sharoitlari bilan tez o'sadigan mutantlarni tanlash mumkin. Turbidostat o'sishni inhibe qiluvchi omillarga nisbatan chidamliroq mutantlarni olish uchun ham foydalanish mumkin.
Uzoq muddatli etishtirishda turbidostatdan foydalanish hujayralarning optik element yuzasiga yopishishi tufayli ma'lum qiyinchiliklar bilan bog'liq.
turbidostat printsipi asosida ishlaydi - pH-stat , oksistat , CO2-stat, heatstat , viskostat va boshqalar, ularning nomlari ko'rsatilgan parametrga mos keladi. Partiya madaniyatida o'zgarib turadigan va sensori bo'lgan har qanday parametr turbidostat kabi o'sishni nazorat qilish uchun ishlatilishi mumkin .
Shuni ta'kidlash kerakki, nazorat qilish parametrlari murakkab parametrlar bo'lishi mumkin, masalan , nafas olish koeffitsientini tavsiflovchi chiqadigan havoda kislorod va karbonat angidrid miqdori .
fermentatorda (ko'p bosqichli, ko'p bosqichli jarayon) amalga oshirilishi mumkin .
mikrob massasini yoki to'planish kinetikasi biomassa o'sishi kinetikasini takrorlaydigan mahsulotlarni olish uchun bir bosqichli etishtirish jarayoni qo'llaniladi .
bir bosqichli hujayralarni qaytarish tizimlaridan foydalanish mumkin , bunda nasos yordamida madaniy suyuqlikdan ajratilgan hujayralar fermentatorga qaytariladi . Hujayralarning qaytishi (resirkulyatsiya) fermentatorda bo'lish paytida hujayralar maqsadli mahsulot sinteziga nisbatan o'z potentsialini amalga oshirishga vaqt topa olmaydigan jarayonlarda muhimdir.
Ko'p bosqichli tizimlardan foydalanish har qanday o'sish sur'atida, kechikish bosqichidan eksponent va statsionargacha madaniyatni olish imkonini beradi . Ko'p bosqichli tizimlar odatda mikrobial sintezning ikkilamchi mahsulotlarini olish uchun ishlatiladi, ularning to'planishi u yoki bu darajada biomassaning o'sish kinetikasidan orqada qoladi. Ko'p bosqichli etishtirish ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi sut kislotasi , etil spirti va boshqalar. Fermentatorlarning "akkumulyatori" o'sishning birinchi va ikkinchi fazalari mahsulotlarini olishda substratning yuqori konsentratsiyasini qayta ishlash uchun ham ishlatiladi.
To'liq siljish madaniyati tizimlari. Ushbu madaniyat usuli anaerob sharoitlarda qo'llaniladi. To'liq siljishning ochiq tizimi ideal aralashtirish tizimidan farq qiladi, chunki undagi madaniyat aralashmaydi va trubka orqali suyuqlik oqimidir. Eng keng tarqalgan apparat quvurli reaktordir (4-rasm). U turli xil shakllarda bo'lishi mumkin (to'g'ri, S shaklida, spiral) va gorizontal yoki vertikal ravishda o'rnatilishi mumkin . Jami joy almashish tizimi davriy madaniyatning fazoviy , oqimli variantidir .
Aerobik o'sish jarayonlarida kislorod va substrat, ehtimol, cheklovchi omillardir. Biomassaning yupqa plyonkalarida sirtga biriktirilgan mikrob hujayralarining har biri ozuqaviy muhit bilan to'liq ta'minlangan va maksimal eksponensial tezlikda o'sishi va ko'payishiga qodir. Hujayralar qalinroq biomassa plyonkasini hosil qilganligi sababli, ularning o'sishi substrat va kislorodning ushbu plyonkaga tarqalishi bilan cheklanadi.
Biomassadan plyonkalar hosil qiluvchi mikroorganizmlarni etishtirish plomba moddasi bo'lgan kolonna tipidagi fermentatorda amalga oshiriladi. To'ldiruvchi sifatida makrotashuvchi (koks, novdalar, talaşlar, shisha boncuklar va boshqalar) yoki mikrotashuvchilar ( amberlit qatronlari, Sephadex zarralari va boshqalar) ishlatilishi mumkin . Shu tarzda yetishtirilgan hujayralar immobilizatsiyalangan hujayralar deyiladi.
mikrobiologiyasida qattiq suyuqlik tizimlari oqava suvlarni tozalashda, organik erituvchilar va kislotalar ishlab chiqarishda, fermentatsiyada "sug'orish filtrlarida" qo'llanilishini topdi . alkogol uchun yog'och gidrolizatlari va boshqalar.
populyatsiyalarining metabolik faolligini o'rganishda ham qo'llaniladi . Ustun orqali turli xil eritmalarni o'tkazish orqali tashuvchi sifatida xizmat qiluvchi tuproq namunasidan tabiiyga yaqin sharoit modellari olinadi. Ko'p fazali tizimlar pivo ishlab chiqarishda keng qo'llanilishini topdi .
Qattiq-suyuqlik tipidagi ko'p fazali tizimlar, shuningdek, qattiq faza kulturaning o'zi bo'lib, suyuq oqimli ozuqa muhiti yuzasida plyonkalarni hosil qiladi. Bu holda mikroorganizmlarning o'sishi maxsus gorizontal idishda amalga oshiriladi. Ushbu tizim, masalan, gorizontal yotqizilgan bochkalarda vino sirkasi va kyuvetlarda plyonka o'stirish uchun limon kislotasi ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Shunday qilib, partiyaviy va uzluksiz etishtirish o'rtasida o'stirish jarayonlarining xilma-xilligi mavjud ( 5-rasm). Oraliq turlarning har biri tadqiqot vazifasiga yoki ishlab chiqarish maqsadiga qarab ishlatilishi mumkin .
MIKROORGANIZMLAR MADANIYAT JARAYONLARI
DAVRIYLI UZAKSIZ OQIM
Statik
Dinamik
aralashtirish bilan
yordamida:
Kengaytirilgan
To'liq aralashtirish
( kimyostatlar )
Qadoqlangan
immobili bilan -
hujayralar tomonidan siljish
Ree s. 5. Mikroorganizmlarni yetishtirishning asosiy usullari
|
