Безперервне культивування

Типи ферментаційних процесів

по відношенню мікроорганізмів продуцентів до кисню:

• аеробні
• анаеробні

по локалізації продуцентів в живильному середовищі:

• глибинні
• поверхневі

за умовами проведення процесу:

• періодичні
• напівбезперервні;
• безперервні.

Зміна у часі концентрації клітин та субстрату в періодичній культурі (А), періодичній культурі з додаванням субстрату (Б) та у безперервній культурі (В).

• Періодична культура з додаванням субстрату
• У ферментер періодично додають субстрат, а кінцевий продукт збирають тільки по закінченню процесу. Додавання субстрату приводить до збільшення експоненціальної і стаціонарної фаз і до збільшення біомаси і кількості метаболітів, які синтезуються під час стаціонарної фази. стаціонарної фази.

• При періодичній ферментації з додаванням субстрату вихід кінцевого продукту може збільшитися на 25-1000 % у порівняні з простою періодичною ферментацією.
• Періодичну ферментацію з додаванням субстрату можна використовувати для культивування клітин мікроорганізмів, ссавців і комах.

Метод безперервного культивування полягає в тому, що в ферментер, в якому вирощуються бактерії, весь час надходить свіже поживне середовище і одночасно з такою самою швидкістю відводиться культурна рідина, яка вміщує бактеріальні клітини та продукти метаболізму.

Ріст мікроорганізмів у хемостаті

​

Хемостат - апарат для вирощування мікроор­ганізмів, у який із постійною швидкістю надходить свіже поживне середовище і з такою ж швидкістю відбувається відтік культури

Будова хемостату

Параметри безперервного культивування

Х –стаціонарна концентрація клітин

F- швидкість течії середовища(л/год)

D- швидкість розведення середовища (л/год)

μ – швидкість росту

V - об’єм середовища у біореакторі,л

Стаціонарний стан описується рівнянням

Швидкість розведення середовища можна розглядати як частоту оновлення всього об’єму культури за одиницю чаcу

 ’

​

Швидкість зміни біомаси у ферментері dX/dt:

Криві росту безперервної культури аеробних (а) і факультативно-анаеробних мікроорганізмів (б).�

�������Залежність швидкості росту від концентрації субстрату с_s описується кривою насичення ���

Переваги хемостатного культивування

• Дає змогу наблизитись до ідеального стану
• Вивчає фізіологічну реакцію культури на лімітування поживними речовинами
• Виявляє переважно використовувані субстрати з їх суміші

Ріст мікроорганізмів у турбидостаті

​

• Принцип роботи турбідостату грунтується на регулюванні швидкості протоку середовища густиною (мутністю) популяції.

Схема турбідостату: s₀ – концентрація субстрату в середовищі, що подається; s₁ – концентрація субстрату в культурі, що витікає; х - концентрація клітин.�

Принципові відмінності між періодичною та безперервною культурами

​

​

• замкнута система;
• в своєму розвитку проходить кілька фаз;
• умови існування у всіх фазах різні;
• автоматичне регулювання неможливе

​

​

​

• відкрита система;
• незмінні умови середовища;
• фактор часу певною мірою виключається
• автоматичне регулювання

​

Періодична культура:

Безперервна культура:

Синхронні культури

​

• Культури, в яких в певний час усі клітини діляться одночасно

Синхронізація культури досягається

​

• Фізичними методами
• Хіміко-біологічними методами