Language
Country/Area
No result found
Menemukan efek penghambatan dalam kultur fed-batch: Mengapa mikroba Anda tidak tumbuh
Dengan kemajuan bioteknologi, teknologi kultur fed batch secara bertahap telah menjadi operasi utama dalam proses produksi utama. Teknologi ini tidak hanya dapat secara efektif meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme dan produksi metabolit, tetapi juga membantu para ilmuwan memecahkan banyak tantangan yang dihadapi oleh metode kultur tradisional. Namun, dihadapkan dengan efek penghambatan yang terjadi selama pembudidayaan berbagai mikroorganisme, para peneliti masih bingung mengapa beberapa mikroorganisme tidak tumbuh dalam kondisi tertentu.
Kultur fed-batch adalah teknologi operasi yang secara terus-menerus memasok satu atau lebih nutrisi (substrat) selama proses kultur dan mempertahankan produk dalam bioreaktor hingga akhir proses.
Keuntungan dari teknologi kultur fed-batch adalah dapat secara fleksibel mengendalikan konsentrasi substrat dalam media kultur, sehingga memengaruhi pertumbuhan dan metabolisme mikroorganisme. Dalam beberapa kasus, teknik ini lebih unggul daripada kultur batch konvensional, terutama ketika konsentrasi nutrisi memengaruhi hasil atau efisiensi produksi metabolit yang diinginkan. Namun, teknologi yang tampaknya ideal ini sering menghadapi tantangan efek penghambatan dalam aplikasi praktis.
Jenis efek penghambatan
Selama pemberian kultur batch, ada beberapa efek penghambatan yang umum:
Penghambatan SubstratNutrisi tertentu, seperti metanol, etanol, asam asetat, dan senyawa aromatik, dapat menghambat pertumbuhan mikroba bahkan pada konsentrasi yang relatif rendah. Dengan menambahkan substrat tersebut secara tepat, waktu jeda dapat dipersingkat dan penghambatan pertumbuhan sel dapat dikurangi secara signifikan.
Kepadatan sel yang tinggi
Dalam kultur batch, mencapai kepadatan sel yang sangat tinggi sering kali memerlukan penambahan konsentrasi awal nutrisi yang tinggi ke media kultur. Namun, pada konsentrasi yang tinggi tersebut, nutrisi akan menjadi penghambat. Hal ini memerlukan penyesuaian melalui teknik pemberian makan.
Dalam produksi ragi roti, bahkan dengan adanya oksigen terlarut yang cukup, gula berlebih dalam kultur akan menghasilkan etanol, yang mengakibatkan rendahnya hasil sel.
Efek Crabbitt
Konsentrasi gula yang tinggi menyebabkan pembentukan etanol, yang tidak hanya memengaruhi pertumbuhan tetapi juga menghasilkan produk sampingan yang berbahaya, sehingga proses fed-batch umumnya digunakan dalam produksi ragi roti untuk mengurangi efek ini.
Penghambatan Metabolit
Ketika mikroorganisme dikultur secara aerobik pada konsentrasi gula yang tinggi, asam organik seperti asam laktat dan asam asetat diproduksi sebagai produk sampingan, yang menghambat pertumbuhan sel dan mengganggu aktivitas metabolismenya.
Penekanan Gas
Dalam beberapa proses kultur, seperti produksi penisilin, kebutuhan oksigen mikroorganisme harus dijaga dalam batas tertentu. Bila terlalu banyak oksigen yang diberikan, pembentukan metabolit tertentu akan terhambat, yang akan memengaruhi hasil produk akhir.
Strategi Pengendalian Pertumbuhan Mikroba
Selain itu, karena sifat kultur fed-batch yang dapat dikendalikan, banyak strategi telah digunakan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroba. Misalnya, dalam kultur kepadatan tinggi, laju pertumbuhan dipertahankan dengan terus-menerus memasok substrat pembatas; dalam kasus pemberian pakan yang stabil, laju pemberian pakan disesuaikan dengan situasi pertumbuhan untuk menghindari emisi metabolit samping; dalam mengarahkan sintesis enzim, laju pertumbuhan dikendalikan dengan membatasi laju pertumbuhan. Pasokan substrat mengurangi efek penghambatan dan meningkatkan sintesis zat yang dibutuhkan.
KesimpulanMenjaga konsentrasi senyawa tertentu pada tingkat minimum sambil mempertahankan ekspresi gen yang berkelanjutan adalah salah satu aplikasi penting dari kultur fed-batch.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, teknologi kultur batch akan semakin banyak mendapat perhatian. Para peneliti sangat perlu melakukan studi mendalam tentang efek penghambatan yang dihadapi oleh berbagai mikroorganisme selama pembudidayaan dan mengeksplorasi cara mengatasi tantangan ini melalui berbagai strategi pembudidayaan. Ketika dihadapkan dengan berbagai faktor yang berpotensi memengaruhi, bagaimana kita dapat menyesuaikan kembali strategi pembudidayaan mikroba kita untuk mengatasi lingkungan pertumbuhan yang merugikan ini?
