c. Bioreactor sủi bọt dạng cầu (Ballon type bubble bioreactor – BTBB)
1.2.7. Các thông số vật lý ảnh hưởng đến mô thực vật nuôi cấy trong hệ thống bioreactor.
bioreactor.
Nguyên tắc của việc thiết kế và vận hành bioreactor là dựa trên nhu cầu sinh học của đối tượng nuôi cấy cũng như những địi hỏi về kỹ thuật, trong đó những yếu tố kỹ thuật cần quan tâm gồm: sự vận chuyển khí oxy và khả năng hịa tan oxy vào môi trường, áp lực tạo ra nhỏ, giảm thiểu những lực va đập và lực xé trong bình ni cấy, thuận tiện trong việc điều khiển những thơng số hóa lý và cuối cùng là có tính khả thi khi mở rộng sang trong quy mơ sản xuất lớn.
1.2.7.1. Khơng khí
Khơng khí trong bình ni cấy có thành phần gồm nitrogen (78%), oxy (21%) và carbon dioxide (0.036%). Lượng khơng khí trong bình ni cấy được quyết định bởi hai yếu tố: thể tích của bình và độ thống khí.
Thực vật thải CO2 và tiêu thụ O2 trong q trình hơ hấp, cịn trong quang hợp thì thực vật tiêu thụ CO2 và thải ra khí O2. Trong pha tối, nồng độ CO2 tăng
lên trong ni cấy, cịn khi điều kiện quang tự dưỡng chiếm ưu thế thì nồng độ đó giảm đi trong pha sáng. Trong q trình ni cấy, thực vật in vitro cịn thải thêm nhiều loại khí thải như ethylene, ethanol, acetaldehyde và hydrocarbon vào bầu khơng khí trong bình ni cấy.
Hầu hết ảnh hưởng của CO2, O2 và C2H4 đối với sự tăng trưởng của thực vật
in vitro chỉ được nghiên cứu trong điều kiện nuôi cấy bán rắn hay nuôi cấy huyền
phù tế bào. Đối với các bioreactor, pha khí phụ thuộc vào dịng khơng khí đi vào và do đó có thể dễ dàng được kiểm soát để cung cấp đúng lượng CO2, O2 và C2H4 cần thiết.
Đối với loại bioreactor air-lift và bioreactor sục khí hình trụ, khí được cung cấp vào hệ thống theo hai hình thức là khuấy trộn và sục khí. Tầm quan trọng của pha khí và việc sục khí đã được tìm hiểu khi ni cấy khoai tây bằng bioreactor air-lift. Trong điều kiện ni cấy chìm liên tục, q trình tạo củ bị ức chế. Các củ bi chỉ phát triển sau khi các chồi được kéo dài ra và được tiếp xúc pha khí ở phần trên bioreactor.
Các biện tăng cường thêm lượng O2, điều khiển lượng hormone và các điều kiện thẩm thấu đều khơng có hiệu quả và đều khơng giải thích được cho hiện tượng trên. Nhưng nếu thay bằng hình thức ni cấy 2 pha, mơi trường có bổ sung 9% sucrose để cảm ứng tạo củ thì sự tạo củ từ chồi sẽ phát triển, vượt lên cả mơi trường, tiếp xúc với pha khí ở phía trên. Các kết quả đó đã cho thấy tầm quan trọng của pha khí trong bioreactor đối với sự phát triển đặc biệt của thực vật.