Comment mesurer la concentration de biomasse dans un réservoir de fermentation?

Salut! En tant que fournisseur de réservoirs de fermentation, on me demande souvent comment mesurer la concentration de biomasse dans un réservoir de fermentation. C'est un aspect crucial du processus de fermentation, que vous brassiez de la bière, que vous produisiez des biocarburants ou que vous fabriquiez des produits pharmaceutiques. Dans cet article de blog, je partagerai certaines méthodes et informations pratiques pour vous aider à mesurer avec précision la concentration de biomasse.

Pourquoi la mesure de la concentration en biomasse est importante

Avant de plonger dans les méthodes, abordons rapidement pourquoi la mesure de la concentration de biomasse est si importante. La concentration en biomasse fait référence à la quantité de micro-organismes vivants (comme les bactéries, la levure ou les champignons) dans un volume donné du bouillon de fermentation. Cette mesure vous aide à surveiller la croissance et l'activité des micro-organismes, ce qui a un impact direct sur la qualité et la quantité du produit final. Par exemple, dans le brassage de la bière, la bonne concentration de biomasse de levure est essentielle pour atteindre la contenu de saveur et d'alcool souhaitée.

Méthodes pour mesurer la concentration de biomasse

1. Mesure de la densité optique (OD)

L'une des méthodes les plus courantes et les plus simples consiste à mesurer la densité optique du bouillon de fermentation. Cette méthode repose sur le fait que les micro-organismes dispersent la lumière. À mesure que la concentration de biomasse augmente, plus de lumière est dispersée et l'absorbance du bouillon à une longueur d'onde spécifique (généralement 600 nm) augmente.

Pour mesurer OD, vous aurez besoin d'un spectrophotomètre. Voici comment cela fonctionne:

• Tout d'abord, prélevez un échantillon du bouillon de fermentation. Assurez-vous de bien le mélanger pour obtenir un échantillon représentatif.
• Ensuite, transférez l'échantillon dans une cuvette, qui est un petit conteneur clair conçu pour être utilisé dans un spectrophotomètre.
• Placer la cuvette dans le spectrophotomètre et mesurer l'absorbance à 600 nm. Plus la lecture d'absorbance est élevée, plus la concentration de biomasse est élevée.

Il est important de noter que les mesures OD sont relatives et doivent être calibrées sur une courbe standard. Vous pouvez créer une courbe standard en mesurant la DO des concentrations connues de biomasse. De cette façon, vous pouvez convertir les lectures OD en concentrations réelles de biomasse.

2. Mesure du poids à sec

Une autre méthode fiable consiste à mesurer le poids sec de la biomasse. Cette méthode vous donne une mesure absolue de la quantité de biomasse dans l'échantillon.

Voici comment le faire:

• Prenez un volume connu du bouillon de fermentation et filtrez-le à travers un papier filtre pré-pesé. Cela séparera les micro-organismes du liquide.
• Lavez le papier filtre avec de l'eau distillée pour éliminer tous les composants de support résiduel.
• Ensuite, séchez le papier filtre avec la biomasse piégée dans un four à une température élevée (généralement environ 105 ° C) jusqu'à ce qu'un poids constant soit atteint. Cela peut prendre plusieurs heures.
• Enfin, pesez à nouveau le papier filtre. La différence entre le poids final et le poids initial du papier filtre est le poids sec de la biomasse. Divisez ce poids par le volume de l'échantillon pour obtenir la concentration de biomasse.

Bien que la mesure du poids à sec soit exacte, il est temps - consommant et destructeur, ce qui signifie que vous ne pouvez pas retourner l'échantillon dans le réservoir de fermentation.

3. Compte de cellules viables

Si vous voulez connaître le nombre de micro-organismes vivants dans le bouillon de fermentation, un nombre de cellules viables est la voie à suivre. Cette méthode implique des dilutions de placage du bouillon de fermentation sur des plaques d'agar et de compter le nombre de colonies qui se développent après incubation.

Voici les étapes:

• Préparez une série de dilutions du bouillon de fermentation. Cela se fait en prenant une petite quantité de bouillon et en l'ajoutant à un volume connu de diluant stérile (comme une solution saline). Répétez ce processus pour créer une gamme de dilutions.
• Plaque un volume connu de chaque dilution sur un milieu d'agar approprié. Le milieu d'agar fournit les nutriments nécessaires à la croissance des micro-organismes.
• Incuber les plaques à la température optimale pour les micro-organismes. Après une certaine période (généralement 24 à 48 heures), les colonies se formeront sur les plaques.
• Comptez le nombre de colonies sur les plaques avec un nombre dénombrable de colonies (généralement entre 30 et 300). Multipliez le nombre de colonies par le facteur de dilution pour obtenir le nombre de cellules viables par unité de volume du bouillon de fermentation d'origine.

Le nombre de cellules viables vous donne des informations sur les cellules vivantes, mais elle peut être en temps de temps et peut ne pas détecter toutes les cellules viables, en particulier celles dans un état de sommeil.

Facteurs affectant la mesure de la concentration en biomasse

Il existe plusieurs facteurs qui peuvent affecter la précision des mesures de concentration de biomasse. Ceux-ci incluent:

• Composition des médias: Les composants du milieu de fermentation peuvent interférer avec la mesure. Par exemple, certains composants multimédias peuvent absorber la lumière à la même longueur d'onde utilisée pour la mesure OD, conduisant à des lectures inexactes.
• Agrégation cellulaire: Les micro-organismes peuvent former des agrégats dans le bouillon de fermentation. Cela peut affecter à la fois les mesures de comptage des cellules OD et viables. Dans la mesure OD, les cellules agrégées peuvent disperser la lumière différemment et, dans le nombre de cellules viables, les agrégats peuvent être comptés comme une seule colonie, conduisant à une sous-estimation du nombre de cellules réel.
• Phase de croissance: La phase de croissance des micro-organismes peut également avoir un impact sur la mesure. Pendant la phase de décalage, la concentration de biomasse peut ne pas augmenter de manière significative, tandis que pendant la phase exponentielle, elle peut augmenter rapidement.

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Conclusion

Mesurer la concentration de biomasse dans un réservoir de fermentation est une étape critique pour assurer le succès du processus de fermentation. En utilisant des méthodes telles que la mesure de la densité optique, la mesure du poids à sec et le nombre de cellules viables, vous pouvez surveiller avec précision la croissance et l'activité des micro-organismes. Cependant, il est important d'être conscient des facteurs qui peuvent affecter la précision de ces mesures.

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Références

• Baily, JE et Ollis, DF (1986). Fondamentaux du génie biochimique. McGraw - Hill.
• Stanbury, PF, Whitaker, A. et Hall, SJ (2017). Principes de la technologie de fermentation. Elsevier.