FASI PRODUTTIVE
NELLA FASE DI PREPARAZIONE È MOLTO IMPORTANTE LA MATERIA PRIMA (SUBSTRATO) E I
BIOCATALIZZATORI CON CUI IL SUBSTRATO VIENE INOCULATO.
I BIOCATALIZZATORI DEVONO ESSERE COLTURE OPPORTUNAMENTE SELEZIONATE (COLTURE PURE) E
DEVONO AVERE DETERMINATE CARATTERISTICHE:
●FACILITÀ DI COLTIVAZIONE E MANIPOLAZIONE
●ASSENZA DI PATOGENICITÀ
●VELOCITÀ DI RIPRODUZIONE
●CAPACITÀ PRODUTTIVA
●STABILITÀ GENETICA
I MICRORGANISMI POSSONO ESSERE REPERITI DALLE MATRICI AMBIENTALI O DA MATERIALI PIÙ DISPARATI.
UNA VOLTA OTTENUTI I CEPPI DA UTILIZZARE, QUESTI POSSONO ESSERE CONSERVATI ATTRAVERSO LA
LIOFILIZZAZIONE O IL CONGELAMENTO IN AZOTO LIQUIDO.
QUANDO SERVE UNA COLTURA QUESTA VIENE PRELEVATA E VIENE INOCULATA SOLITAMENTE IN PROVETTA
(SLANT), UTILIZZANDO UN TERRENO AGARIZZATO CHE È COMPOSTO DA SOSTANZE CHE SERVONO AL QUEL
MICRORGANISMO. DA QUI INIZIA LA FASE DI SCALE-UP.
LO SCALE-UP RAPPRESENTA IL TRASFERIMENTO DELLA COLTURA STARTER DA UN MICROAMBIENTE
(PROVETTA) A CONTENITORI UTILIZZATI PER LA PRODUZIONE INDUSTRIALE. QUESTO PASSAGGIO AVVIENE
IN MODO GRADUALE: OGNI TRASFERIMENTO PREVEDE INTERVALLI DI INCUBAZIONE IN CONDIZIONI
CONTROLLATE E MAN MANO I CONTENITORI AUMENTANO DI VOLUME.
LA PROCEDURA DI SCALE-UP PREVEDE LE SEGUENTI FASI:
●LA COLTURA SELEZIONATA VIENE SEMINATA SU SLANT (BECCO DI CLARINO)
●LA COLTURA VIENE TRASFERITA DALLO SLANT IN ALTRE PROVETTE CON TERRENO DI COLTURA
LIQUIDO
●SI SEMINA IN CONTENITORI DI VOLUME SEMPRE MAGGIORI FINO AL MINIFERMENTATORE
●LA BRODOCOLTURA DAL MINIFERMENTATORE VIENE TRASFERITO AL BIOREATTORE DI PRODUZIONE.
I FERMENTATORI O BIOREATTORI SONO DI GRANDI DIMENSIONI, IN ACCIAIO INOSSIDABILE, FORMA
CILINDRICA CON VARIE VALVOLE DI INGRESSO E DI USCITA. PREVEDONO NUMEROSI SISTEMI DI
CONTROLLO.
I BIOREATTORI DEVONO ESSERE STERILIZZATI PER PERMETTERE CHE IL PROCESSO AVVENGA SENZA
CONTAMINAZIONI. SONO PREVISTI ANCHE SISTEMI DI AGITAZIONE E DI AERAZIONE. LA TEMPERATURA
INTERNA VIENE CONTROLLATA E MANTENUTA COSTANTE CON DEI SISTEMI DI TERMOSTATAZIONE.
I BIOREATTORI POSSONO ESSERE CLASSIFICATI IN BASE A DIVERSI CRITERI:
●IN BASE ALLA TIPOLOGIA COSTRUTTIVA
●IN BASE AI SISTEMI DI AERAZIONE ED AGITAZIONE
●IN BASE ALLE TECNICHE PRODUTTIVE
IN BASE ALLA TIPOLOGIA COSTRUTTIVA ABBIAMO BIOREATTORI:
- MONOFASICI (COSTITUENTI TUTTI IN FASE ACQUOSA )
- MULTIFASICI (ALMENO UN COMPONENTE È IN FASE SOLIDA O GASSOSA)
- A LETTO FISSO (COLONNA DI MATERIALE INERTE DOVE È IMMOBILIZZATO IL BIOCATALIZZATORE) IN
CUI LA MATERIA PRIMA VIENE MESSA DALL’ALTO E IL PRODOTTO RECUPERATO DAL BASSO
- A LETTO FLUIDO
IN BASE AL SISTEMA DI AERAZIONE/AGITAZIONE SI HANNO:
- BIOREATTORI AD AZIONE MECCANICA (L’ARIA VIENE IMMESSA NELL’ASSE DI ROTAZIONE E LE PALE
AGITANO LA BRODOCOLTURA)
- BIOREATTORI AD ARIA IN CUI L’ARIA SVOLGE AERAZIONE E RIMESCOLAMENTO DELLA
BRODOCOLTURA.
IN BASE ALLE TECNICHE PRODUTTIVE ABBIAMO:
●PROCESSI PRODUTTIVI A LOTTI (BATCH): LA COLTURA È DISCONTINUA E PREVEDE IL
PROGRESSIVO SCALE-UP DELL’INOCULO INIZIALE FINO ALLA SEMINA NEL REATTORE DI
PRODUZIONE, IL MANTENIMENTO DELLA COLTURA PER UN TEMPO PREFISSATO E INFINE
L’INTERRUZIONE DEL PROCESSO PER RECUPERARE I PRODOTTI. IL TERRENO DI COLTURA VIENE
STERILIZZATO SEPARATAMENTE.
●PROCESSI IN CONTINUO: IL SISTEMA DI REAZIONE VIENE CONTINUAMENTE RIFORNITO DI
SOSTANZE NUTRITIVE E ALLO STESSO MODO I PRODOTTI VENGONO RACCOLTI.
●PROCESSI SEMICONTINUI (FED-BATCH): IL SUBSTRATO NUTRITIVO VIENE INTRODOTTO PRIMA
IN QUANTITÀ LIMITATA. QUANDO SI RAGGIUNGE LA FASE LOGARITMICA DELLA CURVA DI
ACCRESCIMENTO ALLORA VIENE IMMESSO UN FLUSSO COSTANTE DI BRODOCOLTURA.
I PRODOTTI DELLE TRASFORMAZIONI BIOLOGICHE SI DISTINGUONO IN:
- BIOMASSE MICROBICHE
- METABOLITI EXTRACELLULARI
- METABOLITI INTRACELLULARI
LE PROCEDURE PER ISOLARE I PRODOTTI SONO PIÙ O MENO COMPLESSE. PER PRIMA COSE SI DEVE
PROCEDERE ALLA SEPARAZIONE DELLA BIOMASSA DA BRODO DI COLTURA RIMASTO ATTRAVERSO
CENTRIFUGAZIONE O FILTRAZIONE.
PER RECUPERARE I METABOLITI INVECE È LA BIOMASSA CHE DEVE ESSERE ELIMINATA PER POI PROCEDERE
ALLA SEPARAZIONE E FILTRAZIONE DEL FILTRATO COLTURALE CON TECNICHE DIVERSE A SECONDA CHE SI
TRATTI DI METABOLITI EXTRACELLULARI O INTRACELLULARI.
