Różnica między kulturą okresową a ciągłą

Kluczowa różnica - partia a kultura ciągła
 

Mikroorganizmy, takie jak bakterie i grzyby, są bardzo korzystne dla różnych rodzajów przemysłu. Do użytku przemysłowego mikroorganizmy powinny być hodowane na dużą skalę podczas procesu fermentacji w celu wydobycia niezbędnych produktów powstałych w wyniku metabolizmu drobnoustrojów. Do hodowli i utrzymania biomasy drobnoustrojów stosuje się specjalny aparat zwany fermentatorem przemysłowym. Jest to duże naczynie zaprojektowane w celu zapewnienia przestrzeni i niezbędnych wymagań dla wzrostu drobnoustrojów i metabolizmu. Istnieją dwa rodzaje kultur fermentacji przemysłowej powszechnie stosowanych w branżach o nazwie kultura okresowa i kultura ciągła. Kluczowa różnica między kulturą okresową a ciągłą jest taka hodowla okresowa jest techniką stosowaną do hodowli mikroorganizmów przy ograniczonej dostępności składników pokarmowych w systemie zamkniętym podczas hodowla ciągła jest techniką stosowaną do hodowli mikroorganizmów przy optymalnym i ciągłym dostarczaniu składników odżywczych w otwartym systemie w przemyśle.

ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest kultura wsadowa
3. Czym jest kultura ciągła
4. Porównanie obok siebie - Batch vs. Continuous Culture
5. Podsumowanie

Co to jest kultura wsadowa?

Hodowla okresowa to technika, w której hodowane są mikroorganizmy w układzie zamkniętym, w którym na początku dostarczana jest ograniczona ilość składników odżywczych. Jest to najczęstsza technika stosowana w przemyśle do wytwarzania użytecznych produktów z wykorzystaniem mikroorganizmów, takich jak bakterie i grzyby. Mikrob, który rośnie w fermentorze, fermentuje składniki odżywcze. Fermentacja jest procesem rozkładania węglowodanów na alkohole i kwasy przez mikroorganizmy w warunkach beztlenowych. W technice hodowli okresowej na początku dostarcza się składników odżywczych, a konkretny mikroorganizm zaszczepia się w fermentorze. Fermentor jest zamknięty, a temperatura i pH są utrzymywane dla wzrostu mikroorganizmów. Mikroorganizm rośnie wewnątrz i wykorzystuje dostarczone składniki odżywcze i inne warunki. Z czasem składniki odżywcze stają się ograniczone, a warunki środowiska zmieniają się w fermentorze. Stąd wzrost drobnoustrojów wykazuje wyraźne cztery etapy, takie jak faza opóźnienia, faza log, faza stacjonarna i faza śmierci. Pod koniec fermentacji proces jest zatrzymywany, a przydatne produkty są ekstrahowane i oczyszczane. Fermentor przemywa się i sterylizuje przed użyciem do kolejnej hodowli okresowej.

Specjalnością techniki hodowli okresowej jest to, że jest prowadzona przy ograniczonej ilości składników odżywczych i przez pewien okres czasu. Instalacja fermentora jest łatwa do wykonania i obsługi. Warunki środowiskowe wewnątrz fermentora zmieniają się z czasem. Jednak wymagana temperatura, warunki pH, mieszanie, ciśnienie itp. Są odpowiednio utrzymywane, aby osiągnąć pomyślne tworzenie produktu.

Technika hodowli okresowej jest szeroko stosowana do oczyszczania metabolitów wtórnych, takich jak antybiotyki, pigmenty itp. Technika ta nie jest odpowiednia do produkcji metabolitów pierwotnych i produktów związanych ze wzrostem.

Ryc. 01: Kultura okresowa

Czym jest kultura ciągła?

Ciągła hodowla to kolejna technika, w której hodowane są przydatne mikroorganizmy. Ma na celu utrzymanie stale rosnącej kultury drobnoustrojów w fazie wykładniczej. Można to osiągnąć poprzez ciągłe dostarczanie świeżych składników odżywczych, usuwanie nagromadzonych odpadów i produktów w tym samym tempie i utrzymywanie optymalnych wartości w innych warunkach. Odbywa się to w specjalnej komorze zwanej chemostatem, jak pokazano na rysunku 02. Świeżą pożywkę dodaje się w sposób ciągły z jednego końca, podczas gdy produkty metaboliczne są ciągle ekstrahowane z drugiego końca chemostatu, aby utrzymać objętość kultury na stałym poziomie.

Ciągła hodowla jest stosowana w branżach, w których konieczne jest wydobycie użytecznych pierwotnych metabolitów, takich jak aminokwasy, kwasy organiczne itp. Z mikroorganizmów. Pierwotne metabolity są wytwarzane z największą szybkością, gdy mikroorganizmy znajdują się w fazie wykładniczej. Stąd ciągła hodowla zawsze ma na celu utrzymanie biomasy drobnoustrojów w fazie logu. Odbywa się to poprzez ciągłe monitorowanie procesu i kontrolowanie systemu.

Rycina 02: Ciągła hodowla w termostacie

Jaka jest różnica między kulturą okresową a ciągłą?

Batch vs. Continuous Culture
Technikę hodowli okresowej stosuje się do hodowli pożytecznych mikroorganizmów w ograniczonej ilości składników odżywczych w zamkniętym fermentorze przez pewien okres czasu. Wzrost drobnoustrojów w hodowli okresowej pokazuje typową krzywą wzrostu drobnoustrojów, na której można zidentyfikować cztery odrębne fazy.	Technika ciągłej hodowli służy do hodowli pożytecznych mikroorganizmów przy optymalnym poziomie składników odżywczych w otwartym systemie, w którym składniki odżywcze są dodawane w sposób ciągły, a odpady i produkty są usuwane w tym samym tempie, aby utrzymać wzrost w fazie wykładniczej.
Składniki odżywcze
Składniki odżywcze są dostarczane raz przed rozpoczęciem procesu fermentacji.	Składniki odżywcze są dodawane wiele razy (na początku i pomiędzy procesem).
Rodzaj systemu
Kultura okresowa jest systemem zamkniętym	Kultura ciągła jest systemem otwartym.
Zakończenie procesu
Proces hodowli okresowej jest zatrzymywany po utworzeniu produktu.	Proces nie jest zatrzymywany, chociaż powstaje produkt. Ciągłe usuwanie produktu odbywa się bez zatrzymywania procesu w ciągłej hodowli.
Warunki środowiska
Warunki środowiskowe w hodowli okresowej nie są stałe.	Warunki środowiskowe w ciągłej hodowli są utrzymywane na stałym poziomie.
Wzrost mikrobiologiczny
Wzrost drobnoustrojów w hodowli okresowej następuje po fazie opóźnienia, logarytmicznej i stacjonarnej.	Wzrost drobnoustrojów utrzymuje się na optymalnym poziomie, który jest wykładniczym etapem wzrostu.
Wskaźnik obrotu
Wskaźnik obrotu jest niski, ponieważ składniki odżywcze i inne warunki są ograniczone.	Wskaźnik obrotu jest wysoki, ponieważ utrzymuje się optymalny poziom składników odżywczych i inne warunki.
Używany fermentator
W hodowlach okresowych stosuje się fermentor o dużych rozmiarach	Do ciągłej hodowli stosuje się niewielki fermentor.
Posługiwać się
Fermentacja hodowli okresowej jest powszechnie stosowana w przemyśle	Ciągła fermentacja kultury jest rzadziej stosowana w przemyśle.
Konfiguracja kultury
Konfiguracja kultury wsadowej jest łatwa do wykonania i uruchomienia.	Ciągłe konfigurowanie kultury nie jest łatwe do wykonania i uruchomienia.
Zanieczyszczenie
Zanieczyszczenia są minimalne w hodowlach okresowych	Szansa na zanieczyszczenie jest wysoka w ciągłej hodowli.
Metody kontrolowania
Metody kontroli są łatwe i szybkie.	Metody kontroli są skomplikowane i czasochłonne.
Stosowność
Hodowla okresowa jest bardziej odpowiednia do produkcji metabolitów wtórnych, takich jak antybiotyki.	Ciągła hodowla jest bardziej odpowiednia do produkcji pierwotnych metabolitów, takich jak aminokwasy i kwasy organiczne.

Podsumowanie - Batch vs. Continuous Culture

Hodowla okresowa i ciągła to dwa rodzaje technik stosowanych do hodowli mikroorganizmów na dużą skalę do celów przemysłowych i innych. W hodowli okresowej mikroorganizmy otrzymują na początku składniki odżywcze i są hodowane. Kiedy drobnoustroje wykorzystują dostępne składniki odżywcze, składniki odżywcze stają się ograniczone po pewnym czasie. Mikroorganizmy rosną w fazach opóźnień, logów, stacjonarnych i śmierci. Proces fermentacji przebiega okresowo w technice hodowli okresowej. Po każdej partii fermentor jest czyszczony i używany świeżo do następnej partii. W ciągłej hodowli mikroorganizmom zapewnia się odpowiedni poziom świeżych składników odżywczych, aby stale utrzymywać drobnoustroje w fazie logarytmicznej w celu ekstrakcji pierwotnych metabolitów mikroorganizmów. Objętość ciągłej kultury jest utrzymywana na stałym poziomie poprzez dodawanie świeżych składników odżywczych i usuwanie produktów w tym samym tempie bez zatrzymywania procesu. Hodowla okresowa jest potrzebna stosunkowo dużego zamkniętego fermentora, podczas gdy ciągła kultura jest potrzebna małego otwartego fermentora. Jest to różnica między hodowlą okresową a ciągłą.

Bibliografia
1. Dionizy I. Foustoukos. „System ciągłej kultury do oceny aktywności drobnoustrojów w piezosferze”. Mikrobiologia stosowana i środowiskowa. N.p., 01 października 2015. Web. 13 maja 2017 r
2. Edward Robertson -. „Wzrost bakterii: okresowy kontra ciągły”. Biogest. N.p., n.d. Sieć. 13 maja 2017 r. .

Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Schemat naczynia termostatu” Autor: CGraham2332 - Praca własna (CC BY-SA 4.0) przez Commons Wikimedia
2. „Małe zbiorniki fermentacyjne” Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) przez Geograph.UK