Language
Country/Area
No result found
Khám phá tác dụng ức chế trong nuôi cấy theo mẻ: Tại sao vi khuẩn của bạn không phát triển
Với sự tiến bộ của công nghệ sinh học, công nghệ nuôi cấy từng mẻ đã dần trở thành một hoạt động quan trọng trong các quy trình sản xuất chính. Công nghệ này không chỉ cải thiện hiệu quả sự phát triển của vi sinh vật và quá trình sản xuất chất chuyển hóa mà còn giúp các nhà khoa học giải quyết nhiều thách thức mà các phương pháp nuôi cấy truyền thống gặp phải. Tuy nhiên, trước những tác động ức chế xảy ra trong quá trình nuôi cấy nhiều loại vi sinh vật, các nhà nghiên cứu vẫn còn bối rối không hiểu tại sao một số vi sinh vật lại không phát triển trong những điều kiện cụ thể.
Nuôi cấy theo mẻ là công nghệ vận hành liên tục cung cấp một hoặc nhiều chất dinh dưỡng (chất nền) trong suốt quá trình nuôi cấy và giữ sản phẩm trong lò phản ứng sinh học cho đến khi kết thúc quá trình nuôi cấy.
Ưu điểm của công nghệ nuôi cấy fed-batch là có thể kiểm soát linh hoạt nồng độ chất nền trong môi trường nuôi cấy, từ đó ảnh hưởng đến sự phát triển và trao đổi chất của vi sinh vật. Trong một số trường hợp, kỹ thuật này vượt trội hơn phương pháp nuôi cấy theo mẻ thông thường, đặc biệt là khi nồng độ chất dinh dưỡng ảnh hưởng đến năng suất hoặc hiệu quả sản xuất chất chuyển hóa mong muốn. Tuy nhiên, công nghệ có vẻ lý tưởng này thường gặp phải thách thức về tác dụng ức chế trong ứng dụng thực tế.
Các loại tác dụng ức chế
Trong quá trình nuôi cấy theo mẻ, có một số tác dụng ức chế điển hình:
Sự ức chế chất nềnMột số chất dinh dưỡng như methanol, ethanol, axit axetic và các hợp chất thơm có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn ngay cả ở nồng độ tương đối thấp. Bằng cách bổ sung các chất nền như vậy một cách thích hợp, thời gian trễ có thể được rút ngắn và sự ức chế tăng trưởng tế bào có thể được giảm đáng kể.
Mật độ tế bào cao
Trong nuôi cấy theo mẻ, để đạt được mật độ tế bào rất cao thường đòi hỏi phải bổ sung nồng độ chất dinh dưỡng ban đầu cao vào môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên, ở nồng độ cao như vậy, chất dinh dưỡng sẽ có tác dụng ức chế. Điều này đòi hỏi phải điều chỉnh thông qua kỹ thuật cho ăn.
Trong quá trình sản xuất nấm men làm bánh mì, ngay cả khi có đủ oxy hòa tan, lượng đường dư thừa trong môi trường nuôi cấy cũng sẽ tạo ra etanol, dẫn đến sản lượng tế bào thấp.
Hiệu ứng Crabbitt
Nồng độ đường cao sẽ dẫn đến sự hình thành etanol, không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển mà còn tạo ra các sản phẩm phụ có hại, do đó, quy trình sản xuất theo mẻ thường được sử dụng trong sản xuất men làm bánh mì để giảm tác động này.
Ức chế chất chuyển hóa
Khi vi sinh vật được nuôi cấy hiếu khí ở nồng độ đường cao, các axit hữu cơ như axit lactic và axit axetic được tạo ra như các sản phẩm phụ, ức chế sự phát triển của tế bào và làm suy yếu hoạt động trao đổi chất của chúng.
Khử khí
Trong một số quy trình nuôi cấy, chẳng hạn như sản xuất penicillin, nhu cầu oxy của vi sinh vật phải được giữ trong giới hạn nhất định. Khi cung cấp quá nhiều oxy, quá trình hình thành các chất chuyển hóa cụ thể sẽ bị ức chế, ảnh hưởng đến sản lượng của sản phẩm cuối cùng.
Chiến lược kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn
Ngoài ra, do tính chất có thể kiểm soát được của nuôi cấy theo mẻ, nhiều chiến lược đã được sử dụng để kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn. Ví dụ, trong nuôi cấy mật độ cao, tốc độ tăng trưởng được duy trì bằng cách liên tục cung cấp chất nền giới hạn; trong trường hợp cho ăn ổn định, tốc độ cho ăn được điều chỉnh theo tình hình tăng trưởng để tránh phát thải các chất chuyển hóa phụ; trong việc chỉ đạo tổng hợp enzyme , tốc độ tăng trưởng được kiểm soát bằng cách hạn chế tốc độ tăng trưởng. Cung cấp chất nền làm giảm tác dụng ức chế và thúc đẩy tổng hợp các chất cần thiết.
Phần kết luậnDuy trì nồng độ của một hợp chất cụ thể ở mức tối thiểu trong khi vẫn duy trì biểu hiện gen liên tục là một trong những ứng dụng quan trọng của nuôi cấy theo mẻ.
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học và công nghệ, công nghệ nuôi cấy theo mẻ sẽ ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm hơn. Các nhà nghiên cứu cần khẩn trương tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu về tác động ức chế mà nhiều loại vi sinh vật phải đối mặt trong quá trình nuôi cấy và tìm hiểu cách khắc phục những thách thức này thông qua các chiến lược nuôi cấy khác nhau. Khi phải đối mặt với nhiều yếu tố ảnh hưởng tiềm ẩn, làm thế nào chúng ta có thể điều chỉnh lại các chiến lược nuôi cấy vi sinh vật để ứng phó với những môi trường phát triển bất lợi này?
