I. Cơ sở lý thuyết phương pháp lên men 8.
7. Các phương pháp vận hành quy trình lên men L-AG 22.
7.4.3. Lên men bổ sung cơ chất trong môi trường giàu biotin 29.
Phương pháp tạo giống nồng độ cao trong thời gian ngắn: khi lên men trong môi trường nghèo biotin không bổ sung cơ chất, người ta tiếp giống vào lên men với tỉ lệ 0,5 ÷ 2%. Lượng giống đó sinh trưởng từ từ và đạt trị số cực đại vào giờ thứ 20 ÷ 24. Khoảng thơì gian này quá dài so với tổng số thời gian lên men là 38 ÷ 40 giờ. Trong lên men bổ sung cơ chất ta muốn trong vòng 5 ÷ 6 giờ đầu giống phải đạt trị số cực đại để từ đó trở đi giống vẫn làm nhiệm vụ sinh L-AG, tức là với nếu chu kỳ lên men là 38 giờ thì thời gian chuyên tạo L-AG của giống sẽ là 32 giờ. Đó là khoảng thời gian rất quý cho phép giống sinh L-AG tạo nên 70g/l AG trong dịch. Muốn có lượng giống lớn trong thời gian ngắn, phải tiến hành mấy biện pháp sau:
Dùng giống đang có sức sống tốt: Như ta đã biết khi chuyển từ môi trường này sang môi trường khác bất kỳ vi sinh vật nào cũng có thời gian làm quen. Thời kỳ này dài hay ngắn tùy thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có trạng thái sinh lý của giống. Nếu lấy giống đang sinh sản logarit ở môi trường này tiếp sang môi trường khác có cùng nhiệt độ và đầy đủ nhu cầu sinh dưỡng thì giống sẽ tiếp tục sinh trưởng. Thời kỳ làm quen sẽ rất ngắn. Lợi dụng đặc điểm này, trong kỹ thuật lên men, người ta bố trí kế hoạch sát sao, để kết thúc nuôi dưỡng ở giai đoạn này, chuyển ngay giống sang nuôi dưỡng ở công đoạn khác có cùng nhiệt độ.
Tiếp giống với tỷ lệ cao: phải tiến hành nhân giống nhiều cấp, mới đủ giống tiếp vào lên men. Người ta thường áp dụng tỷ lệ 10 ÷ 15% tính theo thể tích dịch giống / thể tích môi trường. Áp dụng chế độ nhân giống nhiều cấp không lợi lắm vì tốn thiết bị, môi trường và nhất là tăng cơ hội nhiểm trùng.
Tạo giống bảo hòa biotin: một trong những đặc tính của vi khuẩn sinh L-AG là khi nuôi trong môi trường biotin nó sẽ hấp thụ biotin tới mức bảo hòa. Nồng độ biotin tế bào giãm mỗi khi phân cắt và tế bào con lại hấp thụ biotin nếu như trong môi trường còn biotin. Những tế bào như vậy luôn ở tư thế sẵn sàng phân cắt ngay cả trong trường hợp môi trường không có biotin.
Giữ nồng độ đường thấp trong quá trình lên men: sinh trưởng trong môi trường nồng độ thấp vi khuẩn dễ phát triển và lợi dụng triệt để đường để tạo sinh khối và L-AG. Bởi thế trong lên men bổ sung cơ chất người ta cho đường ban đầu tương đối thấp, từ 5 ÷ 7,5%. Khi sinh sản vi khuẩn lợi dụng đường, nên nồng độ đường dư giảm nhanh chóng tới 1,5%. Lúc này sinh khối đã đạt tới giá trị cực đại và chuyển sang tạo L-AG. Dùng đường bổ sung
để nồng độ tăng lên. Tùy theo loại giống và tác dụng ức chế của cơ chất mà nâng cao nồng độ cơ chất tới mức có lợi cho tạo L-AG và không ảnh hưởng tới hoạt động của vi khuẩn.
Thông gió: trong lên men bổ sung cơ chất thời gian sinh sản rất ngắn, thời gian sinh L-AG rất dài và lượng môi trường luôn tăng theo thời gian. Người ta phải tính toán cung cấp oxy cho giống theo nhu cầu ở từng giai đoạn.
Nồng độ ure và pH môi trường: khả năng chịu đựng ure của mỗi loại giống khác nhau. Brevibacterium devaricatum phát triển và tạo L-AG tốt ở nồng độ 9,5% của ure. Micrococus có thể sinh trưởng và phát triển tốt ở nồng độ cao hơn 0,4% tạo điều kiện thuận lợi cho giống sinh L-AG. Việc giữ ure tức thời ở nồng độ thấp còn một lý do khác nữa là nồng độ đường tức thời cũng thấp, thường không quá 3% và phải giữ cho tỷ lệ giữa đường và ure có trị số không đổi nhất định, khoảng 7/1.
Ure bị phân hủy tạo thành NH4+ trung hòa L-AG, cung cấp NH2 cho quá trình amin hóa khử, pH dịch lên men thích hợp để cho AG-dehydrogenaza hoạt động có lợi cho tạo AG là 7,5. Trong thực tiễn người ta khống chế pH môi trường khoảng 7 ÷ 7,5. Người ta chia tổng số ure ra làm những lần để bổ sung, thường mỗi giờ một lần với lượng không quá 0,4% so với dịch. Nói chung nên tập trung bổ sung trong giai đoạn từ 6 ÷ 26 giờ, tức là song song với quá trình bổ sung đường.