IT IS PENTING bahwa budaya yang digunakan untuk menyuntik sebuahfermentasi memenuhi kriteria sebagai berikut:1. harus dalam, keadaan aktif sehat sehingga meminimalkanpanjang fase lag dalam berikutnyafermentasi.2. harus tersedia dalam volume yang cukup besaruntuk memberikan inokulum ukuran optimal.3. Ini harus dalam bentuk morfologi yang sesuai.4. harus bebas dari kontaminasi.5. Ini harus mempertahankan kemampuan produk-membentuk-nya.Proses diadopsi untuk menghasilkan pertemuan inokulumkriteria ini disebut pengembangan inokulum. Hockenhulldikreditkan dengan kutipan "sekali fermentasi atelah mulai dapat dibuat lebih buruk tapi tidaklebih baik "(calam, 1976). Sedangkan ini adalah over-statementitu tidak menggambarkan pentingnya inokulumpengembangan. Banyak variasi yang diamati dalam skala kecilfermentasi laboratorium adalah karena inokulum yang burukyang digunakan dan, dengan demikian, adalah penting untuk menghargai bahwapembentukan pengembangan inokulum yang efektifProgram ini sama pentingnya terlepas dariskala fermentasi. Program tersebut tidak hanyabantu konsistensi pada skala kecil tapi sangat berharga dalamscaling up fermentasi dan merupakan bagian pentingdalam kemajuan proses baru.Sebuah faktor penting dalam mendapatkan inokulum yang cocokpilihan media kultur. Harus ditekankanbahwa kesesuaian media inokulum ditentukanoleh kinerja berikutnya dari inokulumdalam tahap produksi. Seperti dibahas di tempat lain(Bab 4), desain media produksibertekad tidak hanya oleh persyaratan giziorganisme, tetapi juga oleh persyaratan untuk maksimumpembentukan produk. Pembentukan produk dibudaya benih tidak tujuan selama inokulumpembangunan sehingga media benih mungkin darikomposisi yang berbeda dari media produksi.Namun, Lincoln (1960) menyatakan bahwa jeda waktu dalamfermentasi diminimalkan dengan menumbuhkan budaya diyang 'akhir-type' menengah. Argumen Lincoln adalah pentingsatu, sehingga pengembangan inokulum mediaharus cukup mirip dengan media produksiuntuk meminimalkan periode adaptasi budaya untukmedium produksi, sehingga mengurangi fase lagdan waktu fermentasi. Selanjutnya, Hockenhull(1980) menunjukkan bahaya menggunakan sangat berbedamedia dalam tahap berturut-turut. Perbedaan besar dalam pH,tekanan osmotik dan komposisi anion dapat mengakibatkanperubahan yang sangat mendadak dalam tingkat serapan yang, pada gilirannya,dapat mempengaruhi kelangsungan hidup. Hockenhull juga menekankan bahwauntuk fermentasi antibiotik media inokulumharus mengandung karbon dan nitrogen yang cukup untuk mendukungpertumbuhan maksimum sampai mentransfer, sehingga sekundermetabolisme tetap ditekan selama pertumbuhan

inokulum. Jika metabolisme sekunder derepressed difermentasi biji, maka seleksi dapat memperkayabudaya dengan non-memproduksi varian memiliki pertumbuhankeuntungan atas jenis tinggi menghasilkan. Hockenhull menarikmemperhatikan (1976) karya Righelato di mana itumenunjukkan bahwa budaya chemostat dari Penicillium chrysogenumdalam kondisi karbohidrat terbatas menyebabkanhilangnya kemampuan penisilin sintesis dan peningkatanproporsi varian non-conidiated sedangkan initidak terjadi di amonia, phosphate- atau sulphatelimitedkondisi. Relevansi fenomena inididukung oleh pengamatan Hockenhull bahwa P.chrysogenum inokulum diproduksi di bawah kondisi yang tidak membatasiadalah sangat bebas dari varian sedangkan varianmuncul relatif sering selama carbonlimitedtahap produksi. Contoh inokulum danMedia produksi diberikan dalam Tabel 6.1, dari yangdapat dilihat bahwa media inokulum yang, umumnya, kurangbergizi daripada media produksi dan mengandung lebih rendahtingkat karbon.Jumlah inokulum yang biasanya digunakan adalah antara3 dan 10% dari volume media (Lincoln, 1960;Meyrath dan Suchanek, 1972; Hunt dan Stieber, 1986).Sebuah volume inokulum relatif besar digunakan untuk meminimalkanpanjang fase lag dan untuk menghasilkan maksimumbiomassa dalam fermentor produksi dalam sesingkatwaktu sebanyak mungkin, sehingga meningkatkan produktivitas kapal.Dengan demikian, mulai dari budaya saham, inokulum harusdibangun dalam beberapa tahap untuk menghasilkan cukupbiomassa untuk menyuntik fermentor produksi tahapIni mungkin melibatkan dua atau tiga tahap dalam termos goyangdan satu untuk tiga tahap dalam fermentor, tergantung padaukuran kapal utama. Sepanjang iniProsedur ada risiko kontaminasi dan ketegangandegenerasi memerlukan kontrol kualitas yang ketatprosedur. Semakin besar jumlah tahap antarabudaya master dan fermentor produksisemakin besar risiko kontaminasi dan ketegangan aegelleta.tion. Oleh karena itu, kompromi dapat dicapaimengenai ukuran inokulum yang akan digunakan dan risikokontaminasi dan degenerasi ketegangan. Faktor laindipertimbangkan dalam penentuan moculuInvolume ekonomi proses. Sebuah benihfermentor 10% dari ukuran fermentor produksimerupakan investasi keuangan yang cukup besar dan harusdibenarkan dalam hal produktivitas. Sebuah skala besarfermentasi kontinyu untuk produksi biomassaKRITERIA UNTUK TRANSFER OF INOKULUMKondisi fisiologis inokulum ketikaditransfer ke tahap berikutnya budaya dapat memilikiberpengaruh besar pada kinerja fermentasi.Waktu optimum transfer harus ditentukaneksperimen dan kemudian prosedur yang ditetapkan sehinggainokulasi dengan budaya yang ideal dapat dicapaisecara rutin. Prosedur ini termasuk standardisasikondisi budaya dan memantau keadaanbudaya inokulum sehingga ditransfer diwaktu optimum, yaitu di negara fisiologis yang benar.Yang paling banyak digunakan kriteria untuk transferinokulum vegetatif adalah biomassa dan parameter sepertiVolume dikemas sel, berat kering, berat basah, kekeruhan,respirasi, konsentrasi nutrisi sisa dan morfologibentuk telah digunakan (Hockenhull, 1980;Hunt dan Stieber, 1986). Ettler (1992) menunjukkanbahwa perilaku reologi Streptomyces nourseidapat digunakan sebagai kriteria transfer nistatin dalamfermentasi. Reologi fermentasi bijiberubah dari Newton ke perilaku non-Newtoniandan waktu transfer inokulum optimum berhubungandengan transformasi ini.Kriteria yang dapat dimonitor on-line adalahpaling parameter nyaman untuk digunakan sebagai indikatorkualitas inokulum dan ini akan mencakup terlarutoksigen, pH (pH meskipun biasanya akan dikontroldalam biji fermentasi) dan oksigen atau karbon dioksida digas buangan. Parton dan Willis (1990) menganjurkanPenggunaan tingkat produksi karbon dioksida (CPR) sebagaikriteria Transfer yang membutuhkan analisis fermentorudara limbah (lihat Bab 8). Pendekatan inihanya cocok bila transfer yang dibuat darifermentor, tetapi Parton dan Willis menekankan pentingnyamengadopsi strategi ini bahkan untuk inokulasifermentasi skala laboratorium meskipun fakta bahwavolume inokulum yang memadai dapat diproduksi dikocok labu. Para pekerja ini memberikan contoh yang sangat baikpengaruh waktu transfer inokulum padaproduktivitas metabolit sekunder streptomycete,seperti ditunjukkan pada Gambar. 6.1a, band c. CPR dariPENGEMBANGAN inokulum UNTUK RAGIPROSESSementara fermentasi industri terbesar memanfaatkanragi adalah pembuatan bir bir dan produksibiomassa, proses baru juga telah dibentukuntuk produksi produk rekombinan.Pembuatan birIni adalah praktek umum dalam industri pembuatan bir Inggrismenggunakan ragi dari fermentasi sebelumnya untukmenyuntik batch segar wort. Istilah menyeduhdigunakan untuk menggambarkan proses ini adalah 'tanaman', mengacu padadipanen ragi dari fermentasi sebelumnya, dan'lapangan', yang berarti untuk menyuntik. Salah satu faktor utamaberkontribusi terhadap kelanjutan dari praktek ini adalahhukum cukai berbasis wort di Inggris di manatugas dibebankan pada gula yang dikonsumsi daripadaalkohol yang dihasilkan. Dengan demikian, propagasi ragi didedikasikansistem yang mahal untuk beroperasi karena tugas adalahdibebankan pada gula yang dikonsumsi oleh ragi selamapertumbuhan. Hal ini kemudian dapat menghargai bahwa berkurangbiaya menggunakan ragi dari fermentasi sebelumnya adalahproposisi yang menarik (Boulton, 1991). Bahaya yang melekatdalam praktek ini adalah pengenalan kontaminandan degenerasi strain, yang palingdegenerasi umum adalah perubahan dalam tingkatflocculence dan pelemahan kemampuan ragi. Dipabrik mempekerjakan fermentasi top di fermentor terbukabahaya ini diminimalkan dengan mengumpulkanragi yang akan digunakan untuk Pitching masa depan dari 'tengahskimmings '. Selama fermentasi sel ragiterflokulasi dan mengapung ke permukaan, sel-sel pertama yang harus dilakukanini yang paling flocculent dan sel terakhirflocculent setidaknya. Sebagai kepala ragi berkembang,apisan permukaan (paling flocculent dan sangat terkontaminasiragi) dihapus dan dibuang dan mendasarisel (yang 'skimmings tengah') dipanen dandigunakan untuk Pitching berikutnya. Oleh karena itu, 'tengahskimmings 'mengandung sel-sel yang memiliki flocculence diinginkandan yang telah dilindungi dari kontaminasioleh lapisan permukaan kepala ragi. Pitchingragi dapat diobati untuk mengurangi tingkat kontaminasibakteri dan menghilangkan protein dan ragi matisel dengan perawatan seperti mengurangi pHbubur untuk 2,5 sampai 3, mencuci dengan air, mencuci denganamonium persulfat dan pengobatan dengan antibiotikseperti polymixin, penisilin dan neomisin (Mandl etdi 1964.; Strandskov, 1964; Roessler, 1968; Reed danNagodawithana, 1991a).Namun, kapal terbuka tradisional menjadi semakinlangka dan sebagian besar bir diseduh menggunakancylindro-kerucut fermentor (lihat Bab 7). Dalamsistem yang flokulasi ragi dan mengumpulkan di kerucut dibagian bawah fermentor mana tunduk padatekanan kelaparan nutrisi, konsentrasi etanol tinggi,aktivitas air rendah, konsentrasi karbon dioksida yang tinggidan tekanan tinggi (Boulton, 1991). Dengan demikian, kelangsungan hidupdan negara fisiologis tanaman ragi akantidak ideal untuk inokulum. Kelangsungan hidup dari tanamandapat dinilai menggunakan probe biomassa dari jenisdijelaskan sebelumnya, sehingga memastikan bahwa setidaknya yang benarjumlah biomassa yang layak digunakan untuk memulai berikutnyafermentasi. Namun, keadaan fisiologisbiomassa akan tidak telah dipengaruhi oleh pemantauan sepertiprosedur. Situasi ini semakin rumitoleh fakta bahwa ragi dipanen disimpan sebelum itudigunakan sebagai inokulum. Aktivitas metabolik diminimalkan selamakali ini dengan dingin cepat sekitar 1 , menangguhkandalam bir dan menyimpan dalam ketiadaan oksigen. Jika oksigenhadir selama periode penyimpanan maka sel-sel ragimengkonsumsi glikogen yang tersimpan yang membuat mereka sangatapalagi aktif pada awal fermentasi(Pickerell et al., 1991).Salah satu fitur fisiologis utama dari ragi inokulumadalah tingkat sterol dalam sel. Sterol yangdiperlukan untuk sintesis membran tetapi mereka hanyadiproduksi di hadapan oksigen. Dengan demikian, kita memilikianomali oksigen yang diperlukan untuk sintesis sterol,namun kondisi anaerob yang diperlukan untuk produksi etanol.Anomali ini diselesaikan secara tradisional oleh mengaerasiyang wort sebelum inokulasi. Oksigen ini memungkinkansintesis sterol yang cukup di awal fermentasi untukmendukung pertumbuhan sel selama proses berlangsung, yangadalah setelah oksigen habis dan proses inianaerobik. Boulton et di. (1991) mengembangkan alternatifPendekatan mana ragi pelemparan itu dengan penuh semangat152diangin-anginkan sebelum inokulasi. Ragi kemudiankaya dan tidak memiliki persyaratan untuk oksigen selamafermentasi alkohol.Kesulitan yang diuraikan di atas dan Iik, elIlloCldregangan degenerasi dan kontaminasi berarti bahwajarang digunakan selama lebih dari 5-10 cOllseCUlivefermentasi (Thorne, 1970; Reed danana, 1991a) yang memerlukan berkalation dari inokulum murni. Hal ini akan melibatkan ae'velopingsufficientbiomassa dari koloni tunggal untuk pitchpemikiran pada tingkat sekitar 2 gramragi per liter. Hansen (1896) mempelopori penggunaaninokulum murni dan menyusun propagasi ragimemanfaatkan volume inokulum 10% pada setiap tahap dalamProgram dan mempekerjakan kondisi yang mirip dengandigunakan selama pembuatan bir. Namun, modernskema menggunakan volume inokulum dari 1% atau bahkandan dapat menggunakan kondisi yang berbeda dari yang digunakaning pembuatan bir. Oleh karena itu, aerasi terus menerus mungkindigunakan selama tahap propagasi yang tampaknya memilikisedikit efek pada bir diproduksi difermentasi (Curtis dan Clark, 1957). Ragi inokulumdiproduksi dengan cara ini juga akan sterol kaya, menghindarkankebutuhan untuk wort diangin-anginkan.Sejumlah dai ragi (yang pada dasarnyatertutup, kapal aerasi) telah dijelaskan dalamliteratur. Jenis paling sederhana dari progagator adalah sebuah singlestageSistem menyerupai unstirred, fermentor aerasiyang diinokulasi dengan budaya goyang-labudikembangkan dari koloni tunggal (Gilliland, 1971). Curtisdan Clark (1957) dan Thorne (1970) dijelaskan dua tahapsistem yang dapat dioperasikan semi-kontinyu.Penyebar Thorne terdiri dari dua kapal terkait, 1,5dan masing-masing 150 dm3. Kapal kecil diisidengan wort, disterilkan, didinginkan, aerasi dan diinokulasidengan budaya labu-berkembang. Setelah pertumbuhan selama 3 sampai 4 haribudaya dipaksa oleh tekanan udara ke keduakapal yang telah diisi dengan disterilkan, didinginkan wortdan diangin-anginkan. Sebuah alikuot 1,5 dm3 terpaksa kembalike dalam kapal pertama setelah pencampuran. Dalam 3-4 hari lanjutkapal besar yang terkandung biomassa cukup untuk pitch1000 dm3 fermentor dan kapal pertama yang terkandunginokulum yang cukup untuk tahap kedua yang lain. Namun,meskipun prosedur ini harus menghasilkan inokulum murniada bahaya degenerasi ketegangan terjadidalam sistem semi-kontinyu tersebut.Boulton (1991) berspekulasi bahwa ketika bergerak Inggrisuntuk pajak berbasis alkohol maka ekonomi menyebarkaninokulum untuk setiap minuman akan jauhlebih menarik. Dia menyarankan bahwa ragi roti 'Program inokulum makan-batch aerobik bisadiadopsi untuk menghasilkan sterol kaya katabolit-derepressedRagi roti 'Produksi komersial ragi roti 'melibatkanpengembangan inokulum melalui sejumlah besartahap aerobik. Meskipun tahap produksiproses tidak dapat dioperasikan di bawah ketatkondisi aseptik budaya murni digunakan untuk awalinokulum, dengan demikian menjaga kontaminasi ke minimumpada tahap awal pertumbuhan. Reed dan Nagodawithana(1991b) membahas pengembangan inokulumuntuk produksi ragi roti 'dan dikutip prosesmelibatkan delapan tahap, pertama tiga menjadi aseptiksedangkan tahap sisanya dilakukan di terbukakapal. Ragi dapat dipompa dari satu tahap ke tahapberikutnya atau budaya benih dapat disentrifugasi dandicuci sebelum transfer, yang mengurangi tingkatkontaminasi. Hasil panen yang diperoleh di lima pertamatahap relatif rendah karena mereka tidak diberi makan-batchsistem, sedangkan tiga tahap terakhir adalah makan-batch(fermentasi ragi makan-batch roti 'dianggapsecara lebih rinci dalam Bab 2). Ringkasan khasprogram pengembangan inokulum untuk produksiragi roti 'diberikan pada Gambar. 6.2.Pengembangan inokulum untuk Industri FermentationsPENGEMBANGAN inokulum UNTUKPROSES BAKTERITujuan utama dari pengembangan inokulum untukfermentasi bakteri tradisional adalah untuk menghasilkaninokulum aktif yang akan memberikan sesingkat fase lag sebagaimungkin dalam budaya berikutnya. Sebuah fase yang panjang lag adalahmenguntungkan dalam bahwa tidak hanya adalah waktu yang terbuang tetapi jugamenengah dikonsumsi dalam menjaga budaya yang layaksebelum pertumbuhan. Panjang fase lag dipengaruhidengan ukuran inokulum dan kondisi fisiologisnya(Meyrath dan Suchanek, 1972). Seperti telah disebutkan,ukuran inokulum biasanya berkisar antara 3 dan 10%dari volume budaya. Lincoln (1960) menekankan bahwainokulum bakteri harus ditransfer dalam logaritmikfase pertumbuhan, ketika sel-sel yang masihaktif secara metabolik. Usia inokulum sangatpenting dalam pertumbuhan bakteri bersporulasi,untuk sporulasi diinduksi pada akhir logaritmikfase dan penggunaan inokulum yang mengandung tinggipersentase spora akan menghasilkan fase lag yang panjang difermentasi berikutnya.Keay dkk. (1972) mengutip penggunaan inokulum 5% daribudaya logaritmis tumbuh dari termofilikBacillus untuk produksi protease. Aunstrup(1974) menggambarkan pengembangan inokulum dua tahapProgram untuk produksi protease dengan Bacillussubtilis. Inokulum untuk fermentor benih ditanam untuk 1