Οι μικροοργανισμοί μπορούν να καλλιεργηθούν με διαφορετικούς τρόπους 🧪
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ζυμώσεων, οι οποίοι μπορούν να εφαρμοστούν ανάλογα με το επιθυμητό προϊόν. Δύο ευρέως χρησιμοποιούμενοι τύποι είναι η κλειστή και η συνεχής καλλιέργεια.
🔒 Κλειστή καλλιέργεια
Σ' αυτόν τον τύπο ζύμωσης τοποθετείται στον βιοαντιδραστήρα ορισμένη ποσότητα αποστειρωμένου θρεπτικού υλικού, η οποία εμβολιάζεται με αρχική καλλιέργεια μικροοργανισμών. Η καλλιέργεια συνεχίζεται μέχρι την παραγωγή του επιθυμητού προϊόντος.
Στην κλειστή καλλιέργεια οι φάσεις ανάπτυξης των μικροοργανισμών είναι τέσσερις: η λανθάνουσα, η εκθετική, η στατική και η φάση θανάτου.
Την καμπύλη ανάπτυξης μικροοργανισμού σε κλειστή καλλιέργεια: ο αριθμός των μικροοργανισμών παραμένει αρχικά σταθερός (λανθάνουσα φάση), στη συνέχεια αυξάνεται απότομα και εκθετικά (εκθετική φάση), φτάνει σε ένα οροπέδιο όπου παραμένει σταθερός (στατική φάση) και τελικά μειώνεται (φάση θανάτου).
🟡 Λανθάνουσα φάση
Κατά τη λανθάνουσα φάση ο πληθυσμός των μικροοργανισμών που προέρχεται από την αρχική καλλιέργεια παραμένει σχεδόν σταθερός. Αυτό οφείλεται στο ότι οι μικροοργανισμοί χρειάζονται κάποιο χρονικό διάστημα για να προσαρμοστούν στις καινούργιες συνθήκες και να αρχίσουν να αναπτύσσονται.
🟢 Εκθετική φάση
Στη συνέχεια, οι μικροοργανισμοί διαιρούνται με ταχύ ρυθμό, επειδή η καλλιέργεια πραγματοποιείται κάτω από άριστες συνθήκες θερμοκρασίας, pH, συγκέντρωσης και στο υλικό καλλιέργειας υπάρχουν άφθονα θρεπτικά συστατικά. Αυτή η φάση ονομάζεται εκθετική, επειδή ο αριθμός των μικροοργανισμών αυξάνεται εκθετικά.
Καλλιέργεια του βακτηρίου Escherichia coli σε υγρό θρεπτικό υλικό, για μόλις 12 ώρες στους 37 °C, παράγει περίπου βακτήρια ανά ml καλλιέργειας — χάρη ακριβώς στην ταχύτητα της εκθετικής φάσης.
🟠 Στατική φάση
Ακολουθεί η στατική φάση, κατά την οποία ο πληθυσμός των βακτηρίων δεν αυξάνεται, λόγω:
- εξάντλησης κάποιου θρεπτικού συστατικού, ή
- συσσώρευσης τοξικών προϊόντων από τον μεταβολισμό των μικροοργανισμών.
🔴 Φάση θανάτου
Τέλος, κατά τη φάση θανάτου ο αριθμός των μικροοργανισμών μειώνεται.
Παρ' ότι η διαδοχή των φάσεων ανάπτυξης σε κάθε κλειστή καλλιέργεια είναι συγκεκριμένη, η διάρκεια κάθε φάσης διαφέρει ανάλογα με το είδος των μικροοργανισμών. Οι μικροοργανισμοί παράγουν χρήσιμα προϊόντα συνήθως κατά τη διάρκεια της εκθετικής και της στατικής φάσης ανάπτυξής τους.
🔄 Συνεχής καλλιέργεια
Σ' αυτόν τον τύπο καλλιέργειας οι μικροοργανισμοί τροφοδοτούνται συνεχώς με θρεπτικά συστατικά. Ταυτόχρονα, απομακρύνονται από την καλλιέργεια κύτταρα και άχρηστα προϊόντα.