Language
Country/Area
No result found
Rahasia kepadatan sel yang sangat tinggi: Bagaimana mencapai kinerja optimal dalam bioreaktor?
Dalam dunia bioteknologi saat ini, pilihan teknik kultur sangat penting untuk hasil dan kualitas produk akhir. Di antara semuanya, kultur fed-batch telah mendapat perhatian luas karena dapat secara efektif mengendalikan nutrisi selama proses kultur dan mendorong pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan hasil tetapi juga menghindari beberapa keterbatasan kultur batch tradisional.
Kultur fed-batch didefinisikan sebagai teknik operasi yang secara terus-menerus memasok satu atau lebih nutrisi ke bioreaktor selama proses kultur dan menjaga produk tidak berubah dalam reaktor hingga akhir kultur.
Kultur fed-batch menawarkan keuntungan signifikan dibandingkan kultur batch penuh konvensional, terutama saat mengendalikan konsentrasi nutrisi untuk memengaruhi hasil atau produktivitas metabolit yang diinginkan. Melalui pasokan nutrisi yang tepat, peneliti dapat secara efektif membatasi produksi produk sampingan metabolisme yang tidak perlu di dalam sel, sehingga meningkatkan kepadatan sel yang diinginkan.
Jenis utama kultur fed-batch
Kultur fed-batch memiliki berbagai macam aplikasi dan dapat disesuaikan dengan berbagai bioproses. Berikut ini adalah beberapa strategi kultur fed-batch yang efektif:
1. Penghambatan matriksBanyak mikroorganisme dihambat oleh konsentrasi nutrisi yang tinggi (seperti metanol, etanol, dan asam asetat). Dalam kultur fed-batch, penambahan substrat ini tepat waktu dapat mempersingkat waktu tunda dan mengurangi efek penghambatan pada pertumbuhan sel.
2. Kepadatan sel yang tinggiDibandingkan dengan kultur batch tradisional, untuk mencapai konsentrasi sel yang lebih tinggi, kultur fed batch memerlukan pengendalian konsentrasi nutrisi dalam media kultur agar tidak menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
3. Efek glukosaDalam produksi ragi roti, bahkan dalam kondisi oksigen terlarut yang cukup, gula berlebih akan menyebabkan alkohol diproduksi, sehingga menghambat pertumbuhan sel. Proses pemberian pakan secara batch dapat secara efektif mengurangi efek ini dan meningkatkan produktivitas ragi secara keseluruhan.
4. Penekanan katabolismeMenyediakan sumber karbon yang dimetabolisme dengan cepat (seperti glukosa) akan meningkatkan konsentrasi ATP dalam sel, sehingga menghambat sintesis enzim tertentu. Kultur yang diberikan secara batch dapat mempertahankan konsentrasi glukosa yang rendah dan meningkatkan sintesis enzim.
5. Penggunaan mutan pembantu
Untuk mutan mikroba yang membutuhkan nutrisi tambahan, pengendalian yang tepat terhadap konsentrasi nutrisi penting dapat secara efektif meningkatkan produksi metabolit yang dibutuhkan.
Dengan mengendalikan laju pemberian pakan dan mengelola pasokan nutrisi secara tepat, kapasitas produksi sel dan konsentrasi produk yang diinginkan dapat dimaksimalkan.
Strategi untuk kultur fed-batch
Saat menerapkan kultur fed-batch, ada beberapa strategi utama yang membantu memastikan kinerja optimal dari proses kultur:
Kultur kepadatan sel tinggi
Strategi ini sering digunakan dalam proses bioindustri untuk mencapai kepadatan sel tinggi dalam bioreaktor.
Kultur fed batch berkelanjutan
Dalam jenis kultur fed-batch ini, laju pasokan substrat pembatas pertumbuhan bersifat konstan, yang dapat menjaga stabilitas proses kultur.
Kultur fed batch eksponensial
Dalam kondisi ideal, sel tumbuh pada laju eksponensial. Format kultur ini memungkinkan laju pasokan substrat pembatas pertumbuhan ditingkatkan secara proporsional dengan laju pertumbuhan sel.
Perkembangan bioteknologi di masa depan akan lebih jauh mengeksplorasi potensi strategi kultur fed-batch ini untuk menghasilkan bioproduk yang lebih bernilai pada kepadatan sel yang lebih tinggi. Namun, bagaimana menyeimbangkan efisiensi dan biaya produksi dalam aplikasi industri masih menjadi pertanyaan yang layak dieksplorasi?
