Pagrindinis skirtumas – paketinė ir nuolatinė kultūra
Mikroorganizmai, tokie kaip bakterijos ir grybeliai, yra labai naudingi įvairioms pramonės šakoms. Pramoniniam naudojimui mikroorganizmai turi būti auginami dideliu mastu fermentacijos proceso metu, kad būtų išgaunami būtini produktai, atsirandantys dėl mikrobų metabolizmo. Mikrobų biomasei auginti ir palaikyti naudojamas specialus aparatas, vadinamas pramoniniu fermentatoriumi. Tai didelis indas, skirtas suteikti erdvę ir būtinus mikrobų augimui ir metabolizmui reikalingus poreikius. Yra dviejų tipų pramoninės fermentacijos kultūros, kurios dažniausiai naudojamos pramonės šakose, vadinamos partijomis ir nuolatine kultūra.pagrindinis skirtumas tarp paketinės kultūros ir nepertraukiamos kultūros yra tas, kad paketinė kultūra yra metodas, naudojamas mikroorganizmams auginti uždaroje sistemoje esant ribotam maistinių medžiagų kiekiui, o nuolatinė kultūra yra metodas, naudojamas mikroorganizmams auginti esant optimaliam ir nuolatiniam maistinių medžiagų tiekimui atviroje sistemoje. pramonės šakos.
Kas yra paketinė kultūra?
Paketinis auginimas yra metodas, kuriuo mikroorganizmai auginami uždaroje sistemoje, kurioje pradžioje tiekiamas ribotas maistinių medžiagų kiekis. Tai yra labiausiai paplitęs metodas, naudojamas pramonėje gaminant naudingus produktus naudojant mikroorganizmus, tokius kaip bakterijos ir grybeliai. Mikrobai, augantys fermentatoriuje, fermentuoja maistines medžiagas. Fermentacija yra angliavandenių skaidymo į alkoholius ir rūgštis procesas, kurį veikia mikroorganizmai, esant anoksinėms sąlygoms. Taikant paketinio kultivavimo metodą, pradžioje tiekiamos maistinės medžiagos ir konkretus mikroorganizmas pasėjamas į fermentatorių. Fermentatorius uždaromas ir palaikoma temperatūra bei pH, kad mikroorganizmai augtų. Mikroorganizmas auga viduje ir panaudoja suteiktas maistines medžiagas bei kitas sąlygas. Laikui bėgant maistinių medžiagų kiekis tampa ribotas, o aplinkos sąlygos fermentatoriuje pasikeičia. Taigi, mikrobų augimui būdingi keturi skirtingi etapai, tokie kaip vėlavimo fazė, log fazė, stacionari fazė ir mirties fazė. Pasibaigus fermentacijai, procesas sustabdomas, išgaunami ir išgryninami naudingi produktai. Fermentatorius nuplaunamas ir sterilizuojamas prieš naudojant kitą partijos kultūrą.
Paketinio kultivavimo technikos ypatumas yra tai, kad tai veikia esant ribotam maistinių medžiagų kiekiui ir tam tikrą laikotarpį. Fermentatoriaus sąranką lengva pagaminti ir tvarkyti. Aplinkos sąlygos fermentatoriaus viduje kinta laikui bėgant. Tačiau reikiama temperatūra, pH sąlygos, maišymas, slėgis ir tt yra tinkamai palaikomi, kad produktas būtų sėkmingai suformuotas.
Paketinio kultivavimo metodas plačiai naudojamas antriniams metabolitams, pvz., antibiotikams, pigmentams ir kt., išvalyti. Šis metodas netinka pirminių metabolitų ir produktų, susijusių su augimu, gamybai.
01 pav.: Paketinė kultūra
Kas yra nuolatinė kultūra?
Nuolatinė kultūra yra dar vienas būdas auginti naudingus mikroorganizmus. Juo siekiama išlaikyti nuolat augančią mikrobų kultūrą eksponentinėje fazėje. Tai galima pasiekti nuolat tiekiant šviežias maistines medžiagas, tokiu pat greičiu šalinant susikaupusias atliekas ir produktus bei palaikant kitas sąlygas optimaliomis vertėmis. Tai atliekama specialioje kameroje, vadinamoje chemostatu, kaip parodyta 02 paveiksle. Šviežia terpė nuolat pridedama iš vieno galo, o metaboliniai produktai nuolat ekstrahuojami iš kito chemostato galo, kad kultūros tūris būtų pastovus.
Nuolatinė kultūra naudojama pramonės šakose, kai reikia išgauti naudingus pirminius metabolitus, tokius kaip aminorūgštys, organinės rūgštys ir kt.nuo mikroorganizmų. Pirminiai metabolitai susidaro didžiausiu greičiu, kai mikroorganizmai yra eksponentinėje fazėje. Taigi nuolatine kultūra visada siekiama išlaikyti mikrobų biomasę log fazėje. Tai atliekama nuolat stebint procesą ir kontroliuojant sistemą.
02 pav. Nepertraukiama kultūra chemostate
Kuo skiriasi paketinė ir nuolatinė kultūra?
Batch vs Continuous Culture |
|
| Paketinio kultivavimo metodas naudojamas tam tikrą laiką auginti naudingus mikroorganizmus esant ribotam maistinių medžiagų kiekiui uždarame fermentatoriuje. Mikrobų augimas paketinėje kultūroje rodo tipišką mikrobų augimo kreivę, kurioje galima nustatyti keturias skirtingas fazes. | Nuolatinės kultivavimo metodas naudojamas auginti naudingus mikroorganizmus esant optimaliam maistinių medžiagų kiekiui atviroje sistemoje, kurioje maistinės medžiagos nuolat pridedamos, o atliekos ir produktai pašalinami tokiu pat greičiu, kad augimas būtų eksponentinis. |
| Maistingosios medžiagos | |
| Maistingosios medžiagos tiekiamos vieną kartą prieš pradedant fermentacijos procesą. | Maistingosios medžiagos pridedamos daug kartų (proceso pradžioje ir tarp jų). |
| Sistemos tipas | |
| Paketinė kultūra yra uždara sistema | Nuolatinė kultūra yra atvira sistema. |
| Proceso nutraukimas | |
| Paketinės kultūros procesas sustabdomas, kai susidaro produktas. | Procesas nesustabdomas, nors produktas susidaro. Nuolatinis produkto pašalinimas atliekamas nestabdant proceso nuolatinėje kultūroje. |
| Aplinkos sąlygos | |
| Aplinkos sąlygos partijos kultūroje nėra pastovios. | Aplinkos sąlygos nuolatinėje kultūroje palaikomos pastovaus lygio. |
| Mikrobų augimas | |
| Mikrobų augimas paketinėje kultūroje seka vėlavimo, log ir stacionarios fazės. | Mikrobų augimas palaikomas optimaliu lygiu, o tai yra eksponentinis augimo etapas. |
| Apyvartos rodiklis | |
| Apyvartos greitis mažas, nes viduje yra ribotos maistinės medžiagos ir kitos sąlygos. | Apyvartos greitis yra didelis, nes išlaikomas optimalus maistinių medžiagų kiekis ir kitos sąlygos. |
| Naudotas fermentatorius | |
| Paketinėms kultūroms naudojamas didelio dydžio fermentatorius | Nepertraukiamam auginimui naudojamas nedidelis fermentatorius. |
| Naudoti | |
| Paketinis kultūros fermentavimas dažniausiai naudojamas pramonės šakose | Nuolatinė kultūrinė fermentacija pramonės šakose naudojama mažiau. |
| Kultūros sąranka | |
| Paketinės kultūros sąranką lengva atlikti ir paleisti. | Nuolatinė kultūros sąranka nėra lengva sukurti ir vykdyti. |
| Užteršimas | |
| Paketinėse kultūrose užteršimas yra minimalus | Užteršimo tikimybė nuolatinėje kultūroje yra didelė. |
| Valdymo metodai | |
| Valdymo metodai yra paprasti ir greiti. | Valdymo metodai yra sudėtingi ir atima daug laiko. |
| Tinkamumas | |
| Paketinė kultūra labiau tinka antrinių metabolitų, pvz., antibiotikų, gamybai. | Nuolatinė kultūra labiau tinka pirminių metabolitų, tokių kaip aminorūgštys ir organinės rūgštys, gamybai. |
Santrauka – paketinė ir nuolatinė kultūra
Paketinė ir nuolatinė kultūra yra dviejų tipų metodai, naudojami didelio masto mikroorganizmams kultivuoti pramoniniais ir kitais tikslais. Serijinėje kultūroje mikroorganizmai pradžioje aprūpinami maistinėmis medžiagomis ir auginami. Kai mikrobai panaudoja turimas maistines medžiagas, po tam tikro laiko maistinės medžiagos tampa ribotos. Mikroorganizmai auga per vėlavimo, log, stacionaraus ir mirties fazes. Fermentacijos procesas vyksta periodiškai, taikant paketinio kultivavimo metodą. Po kiekvienos partijos fermentatorius išvalomas ir šviežiai naudojamas kitai partijai. Nepertraukiamoje kultūroje mikroorganizmai nuolat aprūpinami pakankamu kiekiu šviežių maistinių medžiagų, kad mikrobai visada būtų logaritminėje fazėje ir išskirtų pirminius mikroorganizmų metabolitus. Nepertraukiamos kultūros tūris palaikomas pastovioje vertėje, pridedant šviežių maistinių medžiagų ir pašalinant produktus tuo pačiu greičiu, nestabdant proceso. Serijinei kultūrai reikia palyginti didelio uždaro fermentatoriaus, o nuolatinei kultūrai reikalingas mažas atviras fermentatorius. Tai yra skirtumas tarp paketinės ir nuolatinės kultūros.
