Teoria (1)

Ćwiczenie 2

ANALIZA PRZEBIEGU HODOWLI MIKROORGANIZMÓW NA PRZYKŁADZIE TLENOWEJ HODOWLI DROŻDŻY

Opracowała Anna Olejnik

CEL ĆWICZENIA

1.    Zapoznanie się z przebiegiem tlenowej hodowli drożdży Saccharomyces cerevisiae.

2.    Analiza wykorzystania podstawowych składników pożywki podczas hodowli.

3.    Obliczenie podstawowych parametrów wzrostu komórek i bilansu masowego hodowli.

WPROWADZENIE

1.    Warunki wzrostu drożdży

-    obecność podstawowych składników odżywczych we właściwych proporcjach tj. wody (co najmniej 30%), źródła węgla i azotu, innych makroelementów niezbędnych do budowy komórki, takich jak fosfor i siarka, mikroelementów oraz w niektórych przypadkach witamin i innych substancji wzrostowych. Podstawowymi surowcami do sporządzania pożywek do hodowli drożdży są brzeczka słodowa, melasa buraczana lub melasa trzcinowa.

-    Większość gatunków drożdży najszybciej rozmnaża się przy pH 5-6 i temperaturach 25-30°C.

2.    Drożdże piekarskie mogą rosnąć zarówno w warunkach tlenowych jak I beztlenowych, jednak wydajność przyrostu biomasy w procesie tlenowym jest znacznie większa.

3.    Ważnym parametrem hodowli tlenowej jest stopień natlenienia pożywki. Efektywność procesów natleniania zależy od szybkości mieszania pożywki, ilości doprowadzanego gazu, stopnia dyspersji pęcherzyków powietrza, temperatury hodowli, stężenia substancji rozpuszczonych (cukry, białka, sole) oraz obecności substancji obniżających napięcie powierzchniowe.

-    Istotnym parametrem jest zachowanie właściwej proporcji między stężeniem cukru i stężeniem rozpuszczonego tlenu w pożywce.

-    W warunkach tlenowych drożdże wykazują tzw. efekt Crabtree'ego, tzn. wytwarzają etanol przy stężeniach cukrów prostych, przewyższających poziom krytyczny. Nadmiar asymilowanego cukru, który nie może być wykorzystany w procesach tlenowych jest metabolizowany do produktów przemian beztlenowych, głównie etanolu. Względy fizjologiczne sprawiają, że proces hodowli drożdży prowadzony jest przy niskich stężeniach cukru.

-    Drożdże piekarskie hodowane okresowo w warunkach tlenowych na cukrach prostych, wykazują wzrost dwufazowy. W fazie pierwszej drożdże przyswajają cukier i wytwarzają pewną ilość etanolu. Po wyczerpaniu cukru następuje okres adaptacyjny, po czym drożdże przyswajają etanol.

-    W celu uzyskania jak najwyższego stopnia przetworzenia substratu w biomasę, hodowle prowadzi się najczęściej metodą półciągłą (okresową z dozowaniem pożywki) lub ciągłą. W tych hodowlach obserwuje się jednoczesną asymilację glukozy i etanolu.

WZROST MIKROORGANIZMÓW W HODOWLI OKRESOWEJ

Podczas wzrostu komórek wyróżnia się następujące fazy:

-    faza adaptacji (liczba i masa komórek nie wzrasta)

23