ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LỌC TIẾP TUYẾN VÀO SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC DẠNG LỎNG

LỌC TIẾP TUYẾN TRONG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC

I. GIỚI THIỆU

- Trong sản xuất sản phẩm chế phẩm vi sinh, ly tâm là một phương pháp thường được sử dụng để cô đặc các tế bào trước khi ổn định. Tuy nhiên, hoạt động này dẫn đến chi phí sản xuất và bảo trì cao; chất lượng sản phẩm thấp do nhiệt độ cao. Ngoài ra, vì phương pháp ly tâm dựa trên sự khác nhau khối lượng riêng của các thành phần; nên khi cô đặc sinh khối, sự phân tách giữa sinh khối cô đặc và dịch lỏng của canh trường thường không hoàn toàn (dưới 90%); vì vậy sự thất thoát sinh khối tế bào trong dịch thải bỏ là rất lớn.
- Thay vào đó, phương pháp lọc tiếp tuyến được xem như là phương pháp tốt để tách các tế bào vi khuẩn. Phương pháp lọc tiếp tuyến thường được áp dụng như là bước đầu tiên để thu hoạch các sản phẩm sinh học như sinh khối vi sinh, protein tái tổ hợp, enzym, kháng sinh, axit hữu cơ do vi sinh vật tạo ra,…

II. PHƯƠNG PHÁP LỌC TIẾP TUYẾN

- Nguyên tắc của phương pháp lọc tiếp tuyến là lọc toàn bộ dịch lỏng canh trường đầu vào; di chuyển vào cột lọc/casette thông qua bơm áp lực. Ở đó, các dịch có kích thước/trọng lượng phân tử nhỏ hơn kích thước màng bao gồm cả nước của canh trường; sẽ đi tiếp tuyến qua bề mặt màng lọc để đi ra qua đường dịch qua màng (gọi tắt là permeate); các chất có kích thước lớn hơn cỡ lỗ màng lọc (sinh khối vi sinh vật) sẽ đi qua đường hồi (gọi là retentate) và được quay lại tank chứa ban đầu; từ đó làm cô đặc mật độ vi sinh vật.
- Theo phương pháp này, canh trường sau lên men chảy theo phương tiếp tuyến với màng lọc, với kích thước lỗ từ 0,05 đến 1 µm tùy vào mục đích sử dụng. Màng lọc này, giúp tách biệt chọn lọc các tế bào khỏi môi trường lên men (thấm qua màng) do sự chênh lệch áp suất, điều này làm cho sinh khối được cô đặc lại. Gradient áp suất này, được gọi là áp suất xuyên màng, cùng với vận tốc dòng chảy được áp dụng cho các canh trường lên men, là hai thông số quan trọng đặc trưng cho phương pháp lọc tiếp tuyến.

III. ƯU ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP LỌC TIẾP TUYẾN

- Lọc tiếp tuyến là một kỹ thuật đa năng để thu hoạch tế bào và là phương pháp tốt loại bỏ các mảnh vụn tế bào trong quá trình sản xuất thu hồi các sản phẩm nội bào.
- Vốn và chi phí bảo trì của MF thấp hơn so với ly tâm (mặc dù thay thế màng lọc là khá đắt).
- Có thể thu hồi hầu như 100% sinh khối tế bào, trong khi đó ở phương pháp ly tâm thường ít hơn 90% với ly tâm.
- Hơn nữa, quá trình lọc tiếp tuyến là một quy trình xử lý canh trường hiệu quả hơn so với ly tâm để sản xuất sinh khối tế bào: Ít ảnh hưởng đến nồng độ tế bào vi sinh sau lọc, ít ảnh hưởng đến hoạt động cũng như các tính năng của tế bào, ít ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của tế bào không. Vì vậy, khả năng sống, hàm lượng enzyme, các hoạt chất của tế bào cũng như tính ổn định của tế bào không bị ảnh hưởng bởi phương pháp lọc tiếp tuyến. Từ đó làm chất lượng sản phẩm ổn định và giảm chi phí sản xuất.

- Có thể cô đặc huyền phù tế bào đến 20-25% trọng lượng khô.
- Phương pháp lọc tiếp tuyến, có thể có lợi thế hơn so với ly tâm với các yêu cầu về kiểm soát nhiễm chéo như: Khi xử lý các sinh vật gây bệnh trong sản xuất vaccine (nhiễm chéo ra môi trường hoặc trong công nghệ DNA tái tổ hợp); trong sản xuất vi sinh (nhiễm chéo từ môi trường sản phẩm). Vì không khí trong ly tâm tạo ra trong quá trình hoạt động, còn trong lọc tiếp tuyến tất cả các thông số đầu vào và đầu ra có thể kiểm soát nhiễm vô trùng.
- Hạn chế sự tạo thành lớp cặn tích tụ bám vào bề mặt màng và gây ra hiện tượng tắc màng như công nghệ lọc truyền thống, do đó cho phép xử lý chất lỏng chứa một lượng khá lớn chất rắn lơ lửng trên quy mô lớn nên thích hợp trong sản xuất chế phẩm sinh học.

CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC

Ths. Lê Đức Hải - Giám đốc Nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) - Công ty TNHH VIBO

Mời bà con cùng đọc và chia sẻ bản tin nhé !!!