TYPY HODOWLI

1. Hodowla na podłożach ciekłych

-> hodowla wgłębna – mikroorganizmy rosną w całej objętości podłoża – ten typ

przeważa

-> hodowla powierzchniowa – na powierzchni pożywki tworzy sie kożuch z

mikroorganizmów

-> hodowla z unieruchomionym materiałem biologicznym

Hodowle wgłębne są teraz najpopularniejsze:

• Są dobre systemy napowietrzania i jest wszędzie dostępny tlen

• Dobre systemy mieszania, np. łagodne mieszanie w przypadku wrażliwych mechanicznie

komórek

• Nowe szczepy, które mogą żyć w całej objętości

2. Hodowla na podłożach stałych

Stosowane głównie dla grzybów: strzepkowce, promieniowce. Są to hodowle bardzo

proste, Całe pomieszczenie jest termostatowane (odpowiednia wilgotność), na paletach z

podłożem rozpyla sie spory lub strzępki grzybów

Podłoża: ziarna zbóż, pokruszone pieczywo, wysłodki – pozostałość po produkcji cukru z

buraków, otręby

Hodowle takie są bardzo łatwe, otrzymuje sie produkty o wysokim stężeniu, są duże

wydajności, wykorzystuje sie surowce odpadowe (tanie podłoże). Problemem może być

nierównomierna temperatura. Mikroorganizmy produkują ciepło, które trzeba jakoś

odprowadzić, żeby sie mikroby nie przegrzały, dlatego warstwa podłoża musi być

możliwie najcieńsza.

Wraz ze wzrostem szybkości wzrostu, wzrasta szybkość tworzenia produktu.

Specyficzna szybkość tworzenia produktu może, ale nie musi, być związana ze specyficzna

szybkością wzrostu

Przy hodowlach okresowych tworzenie metabolitów wtórnych polega na tym, że staramy sie

skracać fazę wzrostu wykładniczego. Dla metabolitów pierwotnych staramy sie wydłużać

fazę wykładnicza.

Hodowla okresowa

Zalety:

- Nie wymagają skomplikowanego oprzyrządowania – tania

- Łatwo utrzymać (łatwiej niż w ciągłych) jałowość hodowli

- Odnawialność inokulum – odzyskuje sie komórki

Wady:

- Niska produktywność – dosyć długi czas jałowy, sama hodowla trwa krótko, ale

na czas ogólny składa sie czas hodowli i czas jałowy: tc = th + tj

Stosunek tj/th jest bardzo niekorzystny np. 1, produktywność niższa niż w hodowli

ciągłej

- Hodowle okresowe pracują z niejednakowa szybkością, gdyż zmienia sie

stężenie substratu

- Nie ma możliwości regulacji stężenia substratu

Hodowla półokresowa – okresowa ze stałym dostarczaniem substratu, jest dopływ substratu,

nie ma odpływu, zmienia sie objętość reaktora, w takiej hodowli możemy zmieniać stężenie

substratu i utrzymywać je na stałym poziomie, natężenie dopływu pożywki zwiększa sie,

gdyż przyrasta biomasą, dozowanie może być skokowe (częściej) lub ciągłe, może też być

okresowy odpływ, kiedy objętość reaktora dojdzie do jakiejś wartości maksymalnej

Zalety:

- Duża elastyczność hodowli – można zmieniać różne parametry

- Można kontrolować poziom substratu

- Bardzo prosta jest automatyzacja tzn. jakiś czujnik steżenia połączony z pompa

tłocząca substrat, jeśli jest sygnał od czujnika, że jest za niski poziom substratu,

włącza sie pompa

Wady:

- Sterylność pożywki – może dochodzić do zakażenia hodowli

- Często następuje degeneracja mikroorganizmów – mogą powrócić do cech

rodzicielskich i wypierać komórki zmutowane mniejsza produktywność

Hodowla ciągła – w reaktorach przepływowych – jest ciągłe zasilanie i ciągły odpływ,

stosowana tam, gdzie potrzebna jest bardzo ścisła kontrola stężenia substratu, zwłaszcza gdy

wysoki poziom substratu hamuje produktywność komórek.

Hodowle te nadają sie najlepiej do otrzymywania biomasy i metabolitów pierwotnych, gorzej

z produkcja metabolitów wtórnych.

Nie nadają sie do niej organizmy o niedużej szybkości wzrostu, są wypierane przez szybko

rosnące komórki, ciągle nam wypływają z reaktora, wiec musza sie szybko mnożyć, aby ich

ilość w reaktorze była wystarczająca

Zalety:

- Wysoka produktywność

- Można łatwo zautomatyzować

- Można łatwo kontrolować i regulować na bieżąco parametry hodowli: stężenie

substratu, pH

Wady:

- Wysokie koszty inwestycyjne

- Są bardzo wrażliwe na zakażenie – przez dopływ tlenu, pożywki, czynników

stabilizujących pH, trudno zachować sterylność hodowli

METODY BEZTLENOWE

Przeważnie produkuje sie z wykorzystaniem organizmów tlenowych, produkcja beztlenowa

jest trudniejsza

Zastosowanie metod beztlenowych:

1. oczyszczanie ścieków – fermentacja osądów ściekowych produkcja biogazów

- fermentacja – ze związków wielkocząsteczkowych powstają niskocząsteczkowe

kwasy organiczne, zakwasza sie środowisko i warunki są beztlenowe

- fermentacja metanowa – powstaje metan i wydziela sie wodór w warunkach

beztlenowych

biogaz jest dobrym paliwem, które jest używane zazwyczaj na miejscu przy oczyszczalni

ścieków, przekształcana w energie elektryczna, która jest zużywana przez oczyszczalnie

na własne potrzeby

2. produkcja etanolu – w gorzelniach w warunkach beztlenowych

3. fermentacja acetonowo-butanolowa – Clostridium acetobutyricum – bezwzgledny

beztlenowiec, ale wzrost tej bakterii jest zahamowany już przy 2,5% stężeniu tych

rozpuszczalników – trzeba je odprowadzać z reaktora