Kiemelt különbség – Batch vs Continuous Culture
A mikroorganizmusok, például a baktériumok és a gombák nagyon előnyösek a különféle iparágakban. Ipari felhasználáshoz a fermentációs folyamat során a mikroorganizmusokat nagy mennyiségben kell szaporítani, hogy a mikrobiális anyagcsere során keletkező szükséges termékeket kinyerjék. A mikrobiális biomassza termesztésére és fenntartására egy speciális berendezést, úgynevezett ipari fermentort használnak. Ez egy nagy edény, amelyet úgy terveztek, hogy helyet biztosítson és a szükséges követelményeket biztosítsa a mikrobiális növekedéshez és az anyagcseréhez. Az iparágakban általánosan elfogadott kétféle ipari fermentációs kultúra létezik, ezek a szakaszos tenyésztés és a folyamatos tenyésztés. A fő különbség a szakaszos tenyésztés és a folyamatos tenyésztés között az, hogy a szakaszos tenyésztés egy olyan technika, amelyet korlátozott tápanyag-elérhetőség mellett, zárt rendszerben mikroorganizmusok tenyésztésére használnak, míg a folyamatos tenyésztés egy olyan technika, amelyet a mikroorganizmusok optimális és folyamatos tápanyagellátása melletti tenyésztésére használnak nyitott rendszerben. iparágak.
Mi az a kötegelt kultúra?
A szakaszos tenyésztés egy olyan technika, amely mikroorganizmusokat tenyészt egy zárt rendszerben, ahol kezdetben korlátozott mennyiségű tápanyagot biztosítanak. Ez a legáltalánosabb technika, amelyet az iparban alkalmaznak hasznos termékek előállítására mikroorganizmusok, például baktériumok és gombák felhasználásával. A fermentorban szaporodó mikroba erjeszti a tápanyagokat. A fermentáció a szénhidrátok alkoholokká és savakká történő lebontása a mikroorganizmusok által anoxikus körülmények között. A szakaszos tenyésztési technikában a tápanyagokat az elején biztosítják, és az adott mikroorganizmust beoltják a fermentorba. A fermentort lezárjuk, és a hőmérsékletet és a pH-t fenntartjuk a mikroorganizmusok szaporodásához. A mikroorganizmus belül szaporodik és hasznosítja a biztosított tápanyagokat és egyéb feltételeket. Idővel a tápanyagok korlátozottá válnak, és a környezeti feltételek megváltoznak a fermentorban. Ezért a mikrobiális növekedésnek négy különböző szakasza van, mint például a késleltetési fázis, a log fázis, az állófázis és a halálozási fázis. A fermentáció végén a folyamatot leállítják, és a hasznos termékeket extrahálják és megtisztítják. A fermentort mossuk és sterilizáljuk, mielőtt újabb szakaszos tenyészethez használnánk.
A szakaszos tenyésztési technika különlegessége, hogy ezt korlátozott mennyiségű tápanyag mellett és egy bizonyos ideig futtatják. A fermentor beállítása könnyen elkészíthető és kezelhető. A fermentor belsejében a környezeti feltételek idővel változnak. A kívánt hőmérsékletet, pH-körülményeket, keverést, nyomást stb. azonban megfelelően betartják a sikeres termékképzés érdekében.
A szakaszos tenyésztési technikát széles körben használják másodlagos metabolitok, például antibiotikumok, pigmentek stb. tisztítására. Ez a technika nem alkalmas a növekedéssel kapcsolatos elsődleges metabolitok és termékek előállítására.
01. ábra: Batch kultúra
Mi az a folyamatos kultúra?
A folyamatos tenyésztés egy másik technika hasznos mikroorganizmusok szaporítására. Célja egy folyamatosan növekvő mikrobiális kultúra fenntartása exponenciális fázisban. Folyamatos friss tápanyag-ellátással, a felgyülemlett hulladékok és termékek azonos ütemben történő eltávolításával és a többi körülmény optimális értéken tartásával érhető el. Ez egy speciális kamrában, az úgynevezett kemosztátban történik, amint az a 02. ábrán látható. Folyamatosan friss tápközeget adagolunk az egyik végéből, miközben a metabolikus termékeket folyamatosan extraháljuk a kemosztát másik végéből, hogy a tenyészet térfogatát állandó szinten tartsuk.
A folyamatos tenyésztést az iparban használják, amikor hasznos elsődleges metabolitok, például aminosavak, szerves savak stb. kivonására van szükség.a mikroorganizmusoktól. Az elsődleges metabolitok akkor keletkeznek a legnagyobb sebességgel, amikor a mikroorganizmusok exponenciális fázisukban vannak. Ezért a folyamatos tenyésztés célja mindig a mikrobiális biomassza log fázisban tartása. Ez a folyamat folyamatos figyelésével és a rendszer vezérlésével történik.
02. ábra: Folyamatos tenyésztés a kemostatban
Mi a különbség a kötegelt és a folyamatos kultúra között?
Batch vs Continuous Culture |
|
| A szakaszos tenyésztési technikát hasznos mikroorganizmusok tenyésztésére használják korlátozott mennyiségű tápanyag mellett zárt fermentorban egy bizonyos ideig. A szakaszos tenyészeten belüli mikrobiális szaporodás tipikus mikrobiális növekedési görbét mutat, amelyben négy különálló fázis azonosítható. | A folyamatos tenyésztési technikát használják a hasznos mikroorganizmusok optimális tápanyagszint melletti tenyésztésére egy nyitott rendszerben, amelyben a tápanyagokat folyamatosan adják hozzá, és a hulladékot és a termékeket ugyanolyan sebességgel távolítják el, hogy a növekedés exponenciális fázisban maradjon. |
| Tápanyagok | |
| A tápanyagokat a fermentációs folyamat megkezdése előtt egyszer biztosítjuk. | A tápanyagokat sokszor adják hozzá (a folyamat elején és közben). |
| Rendszer típusa | |
| A kötegelt kultúra zárt rendszer | A folyamatos kultúra nyitott rendszer. |
| A folyamat befejezése | |
| A szakaszos tenyésztés folyamata leáll a termék kialakulása után. | A folyamat nem áll le, bár a termék kialakul. A termék folyamatos eltávolítása a folyamat leállítása nélkül történik folyamatos tenyésztésben. |
| Környezeti feltételek | |
| A szakaszos tenyészeten belüli környezeti feltételek nem állandóak. | A folyamatos kultúrában a környezeti feltételek állandó szinten maradnak. |
| Mikrobás növekedés | |
| A szakaszos tenyészeten belüli mikrobiális növekedés a késleltetési, a logaritmikus és az állófázisokat követi. | A mikrobiális növekedés optimális szinten marad, ami egy exponenciális növekedési szakasz. |
| Forgalmi ráta | |
| A forgalom alacsony, mivel a tápanyagok és egyéb feltételek korlátozottak belül. | A forgalom magas, mivel a tápanyagok optimális szintje és egyéb feltételek megmaradnak. |
| Fermenter Használt | |
| A szakaszos tenyészetekhez nagy méretű fermentort használnak | Kis méretű fermentort használnak a folyamatos tenyésztéshez. |
| Használja | |
| A szakaszos kultúrás fermentációt általánosan alkalmazzák az iparban | A folyamatos kultúrfermentációt kevésbé használják az iparban. |
| Kultúrabeállítás | |
| A kötegelt kultúra beállítása egyszerű elkészíteni és futtatni. | A folyamatos kultúra beállítását nem könnyű elkészíteni és futtatni. |
| Szennyeződés | |
| A szennyeződések minimálisak a szakaszos kultúrákban | A fertőzés valószínűsége nagy a folyamatos tenyésztésben. |
| Vezérlési módszerek | |
| A vezérlési módszerek egyszerűek és gyorsak. | A vezérlési módszerek bonyolultak és időigényesek. |
| Alkalmasság | |
| A szakaszos tenyészet alkalmasabb másodlagos metabolitok, például antibiotikumok előállítására. | A folyamatos tenyésztés alkalmasabb elsődleges metabolitok, például aminosavak és szerves savak előállítására. |
Összefoglaló – Batch vs Continuous Culture
A szakaszos tenyésztés és a folyamatos tenyésztés kétféle technikát alkalmaznak a mikroorganizmusok nagy léptékű tenyésztésére ipari és egyéb célokra. A szakaszos tenyészetben a mikroorganizmusokat kezdetben tápanyagokkal látják el, és felszaporítják. Amikor a mikrobák felhasználják a rendelkezésre álló tápanyagokat, bizonyos idő elteltével a tápanyagok korlátozottá válnak. A mikroorganizmusok lag, log, stacionárius és halálozási fázisokon keresztül szaporodnak. A fermentációs folyamatot szakaszosan, szakaszos tenyésztési technikával hajtják végre. Minden egyes tétel után a fermentort megtisztítják és frissen használják fel a következő tételhez. Folyamatos tenyésztésben a mikroorganizmusokat folyamatosan megfelelő mennyiségű friss tápanyaggal látják el, hogy a mikrobákat mindig log-fázisban tartsák a mikroorganizmusok elsődleges metabolitjainak kinyerése érdekében. A folyamatos tenyészet térfogatát állandó értéken tartjuk friss tápanyagok hozzáadásával és a termékek azonos ütemben történő eltávolításával, a folyamat leállítása nélkül. A szakaszos tenyészethez viszonylag nagy zárt fermentorra van szükség, míg a folyamatos tenyészethez egy kis nyitott fermentorra van szükség. Ez a különbség a szakaszos és a folyamatos tenyésztés között.
