تخمیر غوطه ور
تخمیر تکنیک تبدیل بیولوژیکی بسترهای پیچیده به ترکیبات ساده توسط میکروارگانیسم های مختلف مانند باکتری ها و قارچ ها است. در جریان این تجزیه متابولیک، آنها همچنین چندین ترکیب اضافی جدا از محصولات معمول تخمیر مانند دی اکسید کربن و الکل آزاد می کنند. این ترکیبات اضافی متابولیت های ثانویه نامیده می شوند. متابولیت های ثانویه از چندین آنتی بیوتیک تا پپتیدها، آنزیم ها و فاکتورهای رشد را شامل می شود.
توسعه تکنیک هایی مانند تخمیر حالت جامد (SSF) و تخمیر غوطه ور (SmF) منجر به تولید ترکیبات فعال زیستی در سطح صنعتی شده است.
کشت غوطه ور
تخمیر غوطه ور روشی برای ساخت مولکول های زیستی است که در آن آنزیم ها و سایر ترکیبات واکنش پذیر در مایعی مانند الکل، روغن یا محیط مغذی غوطه ور می شوند.
تخمیر غوطه ور (SmF) / تخمیر مایع (LF) از بسترهای مایع با جریان آزاد مانند ملاس و براث استفاده می کند.
این فرآیند برای اهداف مختلف، عمدتاً در تولید صنعتی استفاده می شود.
اصول
تخمیر غوطه ور شامل رشد میکروارگانیسم به عنوان یک سوسپانسیون در یک محیط مایع است که در آن مواد مغذی مختلف یا در بسیاری از محیط های تجاری به صورت ذرات جامد حل شده یا معلق می شوند. تخمیر غوطه ور فرآیندی است که شامل توسعه میکروارگانیسم ها در محیط مایع است. این محیط مایع حاوی مواد مغذی است و منجر به تولید آنزیم های صنعتی، آنتی بیوتیک ها یا سایر محصولات می شود. این فرآیند شامل گرفتن یک میکروارگانیسم خاص مانند قارچ و قرار دادن آن در یک فلاسک کوچک بسته حاوی محیط غنی از مواد مغذی است.
حجم بالایی از اکسیژن نیز برای این فرآیند مورد نیاز است. تولید آنزیم‌ها زمانی اتفاق می‌افتد که میکروارگانیسم‌ها با مواد مغذی موجود در براث تعامل داشته باشند و در نتیجه تجزیه شوند. ترکیبات زیست فعال در محیط تخمیر ترشح می شوند.
روش های انجام کشت غوطه ور
دو روش متداول وجود دارد که توسط آنها تخمیر غوطه ور انجام می شود. آنها تخمیر نیمه پیوسته ( fed-batch) و تخمیر مداوم (continuous) هستند.
- در تخمیر نیمه باز، مواد مغذی رشد استریل شده به کشت اضافه می شود. بیشتر در صنایع زیستی رایج است زیرا در طول رشد زیست توده در تخمیر رخ می دهد. این به افزایش تراکم سلولی در بیوراکتور کمک می کند و معمولاً برای متوقف کردن رقت شدن بسیار متمرکز است. سرعت رشد در کشت با افزودن مواد مغذی حفظ می شود، این نیز خطر سرریز شدن متابولیسم را کاهش می دهد.
- یک سیستم باز برای تخمیر مداوم ساخته شده است. سپس مواد مغذی مایع استریل شده به آرامی و به طور مداوم با همان سرعتی که محلول غذایی تبدیل شده از سیستم بازیابی می شود به بیوراکتور اضافه می شود. این منجر به تولید یکنواخت محیط تخمیر می شود.
به منظور حفظ موفقیت آمیز تخمیر، متغیرهای خاصی مانند دما، pH و همچنین سطح اکسیژن و دی اکسید کربن باید کنترل شوند.
سوبسترای تخمیر غوطه ور
برخی از بسترهای رایج مورد استفاده در تخمیر غوطه‌ور، قندهای محلول، ملاس، محیط‌های مایع، آب میوه‌ها و سبزیجات و فاضلاب/ پساب هستند.
کاربرد Submerged Fermentation
SmF عمدتاً در استخراج متابولیت های ثانویه استفاده می شود که باید به صورت مایع استفاده شوند. تخمیر مایع غوطه ور به طور سنتی برای تولید آنزیم های مشتق شده میکروبی استفاده می شود.
مزایای Submerged Fermentation
- فن آوری به کار رفته در SmF دارای مزایای دوره کوتاه، هزینه کم و عملکرد بالا است.
- تصفیه محصولات آسان تر است.
- در کشت مایع کنترل تخمیر ساده‌تر است و در نتیجه کاهش قابل توجهی در زمان تخمیر حاصل می‌شود.
- به همین ترتیب، استفاده از کشت غوطه‌ور می‌تواند به تولید بسیاری از متابولیت‌های ثانویه کمک کند و با کاهش نیروی کار در روش‌های حالت جامد، هزینه‌های تولید را کاهش دهد.
محدودیت های تخمیر غوطه ور
- در سال‌های اخیر، بسیاری از محققان نشان داده‌اند که SSF تأثیر زیادی بر بهره‌وری دارد که منجر به بازده بالاتر و بهبود ویژگی‌های محصول در مقایسه با SmF می‌شود.
- بهره وری حجمی کم
- غلظت نسبتاً کمتر محصولات
- تولید پساب بیشتر
- تجهیزات تخمیر پیچیده
“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.
