Language
Country/Area
No result found
Обнаружение ингибирующих эффектов в периодических культурах с подпиткой: почему ваши микробы не растут?
С развитием биотехнологий технология культивирования с подпиткой постепенно стала ключевой операцией в основных производственных процессах. Эта технология может не только эффективно улучшить рост микроорганизмов и выработку метаболитов, но и помочь ученым решить многие проблемы, с которыми сталкиваются традиционные методы культивирования. Однако, столкнувшись с ингибирующими эффектами, возникающими при культивировании различных микроорганизмов, исследователи по-прежнему не понимают, почему некоторые микроорганизмы не растут в определенных условиях.
Праздничное культивирование — это операционная технология, которая непрерывно поставляет одно или несколько питательных веществ (субстратов) в процессе культивирования и сохраняет продукт в биореакторе до конца цикла.
Преимущество технологии культивирования с подпиткой заключается в том, что она позволяет гибко контролировать концентрацию субстрата в питательной среде, тем самым влияя на рост и метаболизм микроорганизмов. В некоторых случаях этот метод превосходит традиционное периодическое культивирование, особенно когда концентрация питательных веществ влияет на выход или эффективность производства желаемого метаболита. Однако эта, казалось бы, идеальная технология часто сталкивается с проблемой ингибирующего эффекта на практике.
Типы ингибирующих эффектов
Во время кормления периодической культуры наблюдается несколько типичных ингибирующих эффектов:
Ингибирование субстратаНекоторые питательные вещества, такие как метанол, этанол, уксусная кислота и ароматические соединения, могут подавлять рост микроорганизмов даже при относительно низких концентрациях. Путем соответствующего добавления таких субстратов можно сократить время задержки и значительно снизить ингибирование роста клеток.
Высокая плотность клеток
В периодическом культивировании достижение очень высокой плотности клеток часто требует добавления в культуральную среду высоких начальных концентраций питательных веществ. Однако при таких высоких концентрациях питательные вещества станут ингибирующими. Это требует корректировки посредством методов кормления.
При производстве пекарских дрожжей даже при наличии достаточного количества растворенного кислорода избыток сахара в культуре будет производить этанол, что приведет к низкому выходу клеток.
Эффект Крэббита
Высокая концентрация сахара приводит к образованию этанола, который не только влияет на рост, но и производит вредные побочные продукты, поэтому при производстве пекарских дрожжей обычно используется процесс периодического выращивания, чтобы уменьшить этот эффект.
Ингибирование метаболитов
При аэробном культивировании микроорганизмов при высоких концентрациях сахара в качестве побочных продуктов образуются органические кислоты, такие как молочная и уксусная кислота, которые подавляют рост клеток и нарушают их метаболическую активность.
Газовое подавление
В некоторых процессах культивирования, таких как производство пенициллина, потребность микроорганизмов в кислороде должна поддерживаться в определенных пределах. При избытке кислорода образование определенных метаболитов будет подавлено, что повлияет на выход конечного продукта.
Стратегии контроля роста микроорганизмов
Кроме того, в связи с контролируемым характером подпитываемых культур, для контроля роста микроорганизмов использовались многочисленные стратегии. Например, в культуре с высокой плотностью скорость роста поддерживается за счет постоянной подачи ограничивающего субстрата; в случае стабильного питания скорость питания регулируется в соответствии с ситуацией роста, чтобы избежать выброса побочных метаболитов; при управлении синтезом ферментов , скорость роста контролируется путем ограничения скорости роста. Подача субстрата смягчает ингибирующий эффект и способствует синтезу необходимых веществ.
ЗаключениеПоддержание концентрации определенного соединения на минимальном уровне при сохранении непрерывной экспрессии генов является одним из важных применений культивирования с подпиткой.
Благодаря постоянному развитию науки и техники технология культивирования с подпиткой будет привлекать все больше внимания. Исследователям необходимо срочно провести углубленные исследования ингибирующего воздействия, которому подвергаются различные микроорганизмы во время культивирования, и изучить, как преодолеть эти проблемы с помощью различных стратегий культивирования. Как мы можем скорректировать наши стратегии культивирования микроорганизмов, учитывая множество потенциальных факторов влияния, чтобы справиться с этими неблагоприятными условиями роста?
