Language
Country/Area
No result found
اكتشاف التأثيرات المثبطة في الثقافات التي يتم تغذيتها على دفعات: لماذا لا تنمو الميكروبات لديك
مع تقدم التكنولوجيا الحيوية، أصبحت تقنية زراعة دفعات التغذية تدريجيًا عملية أساسية في عمليات الإنتاج الرئيسية. لا تستطيع هذه التكنولوجيا تحسين نمو الكائنات الحية الدقيقة وإنتاج المستقلبات بشكل فعال فحسب، بل تساعد العلماء أيضًا في حل العديد من التحديات التي تواجهها طرق الثقافة التقليدية. ومع ذلك، في مواجهة التأثيرات المثبطة التي تحدث أثناء زراعة الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، لا يزال الباحثون في حيرة من أمرهم بشأن سبب عدم نمو بعض الكائنات الحية الدقيقة في ظل ظروف محددة.
تعد ثقافة الدفعات المغذية تقنية تشغيلية تعمل على توفير عنصر غذائي واحد أو أكثر (ركائز) بشكل مستمر أثناء عملية الثقافة وتحتفظ بالمنتج في المفاعل الحيوي حتى نهاية التشغيل.
إن ميزة تقنية الثقافة الدفعية المغذية هي أنها تستطيع التحكم بشكل مرن في تركيز الركيزة في وسط الثقافة، وبالتالي التأثير على نمو واستقلاب الكائنات الحية الدقيقة. في بعض الحالات، تكون هذه التقنية متفوقة على الثقافات الدفعية التقليدية، وخاصة عندما تؤثر تركيزات العناصر الغذائية على العائد أو كفاءة إنتاج المستقلب المطلوب. ومع ذلك، فإن هذه التكنولوجيا التي تبدو مثالية غالباً ما تواجه تحدي التأثيرات المثبطة في التطبيقات العملية.
أنواع التأثيرات المثبطة
أثناء تغذية ثقافة الدفعة، هناك العديد من التأثيرات المثبطة النموذجية:
تثبيط الركيزةيمكن لبعض العناصر الغذائية، مثل الميثانول والإيثانول وحمض الأسيتيك والمركبات العطرية، أن تمنع نمو الميكروبات حتى في تركيزات منخفضة نسبيًا. ومن خلال إضافة مثل هذه الركائز بشكل مناسب، يمكن تقصير زمن التأخير وتقليل تثبيط نمو الخلايا بشكل كبير.
كثافة الخلايا العالية
في الثقافات الدفعية، يتطلب تحقيق كثافة خلايا عالية جدًا في كثير من الأحيان إضافة تركيزات أولية عالية من العناصر الغذائية إلى وسط الثقافة. ومع ذلك، عند هذه التركيزات العالية، فإن العناصر الغذائية سوف تصبح مثبطة. ويتطلب هذا التعديل من خلال تقنيات التغذية.
في إنتاج خميرة الخباز، حتى في وجود كمية كافية من الأكسجين المذاب، فإن السكر الزائد في الثقافة سوف ينتج الإيثانول، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الخلايا.
تأثير كرابيت
تؤدي تركيزات السكر العالية إلى تكوين الإيثانول، والذي لا يؤثر على النمو فحسب، بل ينتج أيضًا منتجات ثانوية ضارة، لذلك تُستخدم عملية التغذية بالدفعات بشكل عام في إنتاج خميرة الخباز لتقليل هذا التأثير.تثبيط الأيض
عندما يتم تربية الكائنات الحية الدقيقة هوائيا في تركيزات عالية من السكر، يتم إنتاج الأحماض العضوية مثل حمض اللاكتيك وحمض الأسيتيك كمنتجات ثانوية، مما يمنع نمو الخلايا ويضعف أنشطتها الأيضية.
قمع الغاز
في بعض عمليات الثقافة، مثل إنتاج البنسلين، يجب أن يبقى الطلب على الأكسجين للكائنات الحية الدقيقة ضمن حدود معينة. بمجرد توفير كمية كبيرة جدًا من الأكسجين، سيتم تثبيط تكوين المستقلبات المحددة، مما يؤثر على إنتاج المنتج النهائي.
استراتيجيات التحكم في نمو الميكروبات
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لطبيعة الثقافات التي يتم تغذيتها على دفعات والتي يمكن التحكم فيها، فقد تم استخدام العديد من الاستراتيجيات للسيطرة على نمو الميكروبات. على سبيل المثال، في الثقافة عالية الكثافة، يتم الحفاظ على معدل النمو من خلال التزويد المستمر للركيزة المحددة؛ في حالة التغذية المستقرة، يتم تعديل معدل التغذية وفقًا لحالة النمو لتجنب انبعاث المستقلبات الجانبية؛ في توجيه تخليق الإنزيم يتم التحكم في معدل النمو عن طريق الحد من معدل النمو. يعمل توفير الركيزة على تخفيف التأثير المثبط وتعزيز تخليق المواد المطلوبة.
خاتمة مع التقدم المستمر في العلوم والتكنولوجيا، سوف تتلقى تكنولوجيا زراعة دفعات التغذية المزيد والمزيد من الاهتمام. ويحتاج الباحثون بشكل عاجل إلى إجراء دراسات معمقة حول التأثيرات المثبطة التي تواجهها الكائنات الحية الدقيقة المختلفة أثناء الزراعة واستكشاف كيفية التغلب على هذه التحديات من خلال استراتيجيات الزراعة المختلفة. عندما نواجه مجموعة متنوعة من العوامل المؤثرة المحتملة، كيف يمكننا إعادة ضبط استراتيجياتنا في زراعة الميكروبات للتعامل مع بيئات النمو المعاكسة هذه؟يعتبر الحفاظ على تركيز مركب معين عند الحد الأدنى مع الحفاظ على التعبير الجيني المستمر أحد التطبيقات المهمة لثقافات التغذية على دفعات.
