Kľúčový rozdiel - šarža vs kontinuálna kultúra
Mikroorganizmy, ako sú baktérie a huby, sú veľmi prospešné pre rôzne typy priemyselných odvetví. Na priemyselné použitie by sa mikroorganizmy mali pestovať vo veľkom meradle počas fermentačného procesu, aby sa získali potrebné produkty, ktoré sú výsledkom mikrobiálneho metabolizmu. Na kultiváciu a udržiavanie mikrobiálnej biomasy sa používa špeciálne zariadenie nazývané priemyselný fermentor. Je to veľká nádoba navrhnutá tak, aby poskytovala priestor a potrebné požiadavky na mikrobiálny rast a metabolizmus. V priemyselných odvetviach sa bežne používajú dva typy kultúr priemyselnej fermentácie, ktoré sa nazývajú dávková kultúra a kontinuálna kultúra. Kľúčovým rozdielom medzi vsádzkovou kultúrou a kontinuálnou kultúrou je to, že vsádzková kultúra je technika používaná na pestovanie mikroorganizmov pri obmedzenej dostupnosti živín v uzavretom systéme, zatiaľ čo kontinuálna kultúra je technika používaná na pestovanie mikroorganizmov pri optimálnom a kontinuálnom dodávaní živín v otvorenom systéme v priemyselné odvetvia.
OBSAH
1. Prehľad a hlavný rozdiel
2. Čo je šaržová kultúra
3. Čo je to kontinuálna kultúra
4. Porovnanie vedľa seba - šarža vs kontinuálna kultúra
5. Zhrnutie
Čo je dávková kultúra?
Šaržová kultúra je technika, pri ktorej sa mikroorganizmy množia v uzavretom systéme, kde sa na začiatku dodáva obmedzené množstvo živín. Toto je najbežnejšia technika používaná v priemyselných odvetviach na výrobu užitočných produktov s použitím mikroorganizmov, ako sú baktérie a huby. Mikrób, ktorý rastie vo fermentore, fermentuje živiny. Fermentácia je proces rozkladu uhľohydrátov na alkoholy a kyseliny mikroorganizmami za anoxických podmienok. V technike dávkovej kultivácie sú živiny poskytované na začiatku a konkrétny mikroorganizmus je naočkovaný do fermentora. Fermentor je uzavretý a udržuje sa teplota a pH pre rast mikroorganizmov. Mikroorganizmus rastie vo vnútri a využíva poskytnuté živiny a ďalšie podmienky. S časom,obmedzené množstvo výživných látok a podmienky prostredia vo fermentore. Preto mikrobiálny rast vykazuje odlišné štyri stupne, ako je lag fáza, log fáza, stacionárna fáza a fáza smrti. Na konci fermentácie sa proces zastaví a užitočné produkty sa extrahujú a prečistia. Fermentor sa pred použitím pre ďalšiu vsádzkovú kultiváciu premyje a sterilizuje.
Špecialitou techniky dávkovej kultivácie je, že sa pracuje s obmedzeným množstvom výživných látok a po určité časové obdobie. Nastavenie fermentora je jednoduché a manipulácia s ním. Podmienky prostredia vo vnútri fermentora sa menia s časom. Požadovaná teplota, podmienky pH, miešanie, tlak atď. Sú však správne udržiavané, aby sa dosiahla úspešná tvorba produktu.
Technika dávkovej kultivácie sa často používa na čistenie sekundárnych metabolitov, ako sú antibiotiká, pigmenty atď. Táto technika nie je vhodná na výrobu primárnych metabolitov a produktov spojených s rastom.
Obrázok 01: Dávková kultúra
Čo je to kontinuálna kultúra?
Kontinuálna kultúra je ďalšou technikou, ktorá pestuje užitočné mikroorganizmy. Jeho cieľom je udržiavať kontinuálne rastúcu mikrobiálnu kultúru v exponenciálnej fáze. To sa dá dosiahnuť neustálym dodávaním čerstvých živín, odstraňovaním nahromadeného odpadu a produktov rovnakou rýchlosťou a udržiavaním ďalších podmienok na optimálnych hodnotách. Robí sa to v špeciálnej komore nazývanej chemostat, ako je to znázornené na obrázku 02. Čerstvé médium sa pridáva kontinuálne z jedného konca, zatiaľ čo metabolické produkty sa kontinuálne extrahujú z druhého konca chemostatu, aby sa udržal konštantný objem kultúry.
Kontinuálna kultúra sa používa v priemyselných odvetviach, keď sa vyžaduje extrakcia užitočných primárnych metabolitov, ako sú aminokyseliny, organické kyseliny atď., Z mikroorganizmov. Primárne metabolity sa produkujú najvyššou rýchlosťou, keď sú mikroorganizmy v exponenciálnej fáze. Kontinuálna kultivácia sa preto vždy zameriava na udržanie mikrobiálnej biomasy v logaritmickej fáze. Robí sa to nepretržitým monitorovaním procesu a kontrolou systému.
Obrázok 02: Kontinuálna kultivácia v chemostate
Aký je rozdiel medzi dávkovou a kontinuálnou kultúrou?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
Dávková vs kontinuálna kultúra |
|
| Technika dávkovej kultivácie sa používa na kultiváciu užitočných mikroorganizmov pri obmedzenom množstve výživných látok v uzavretom fermentore na určité časové obdobie. Mikrobiálny rast vo vnútri vsádzkovej kultúry ukazuje typickú krivku mikrobiálneho rastu, v ktorej je možné identifikovať štyri odlišné fázy. | Technika kontinuálnej kultivácie sa používa na pestovanie prospešných mikroorganizmov pri optimálnej úrovni živín v otvorenom systéme, v ktorom sa neustále pridávajú živiny a odpad a produkty sa odstraňujú rovnakou rýchlosťou, aby sa rast udržal v exponenciálnej fáze. |
| Živiny | |
| Živiny sa dodávajú jedenkrát pred začiatkom procesu fermentácie. | Živiny sa pridávajú mnohokrát (na začiatku a medzi procesom). |
| Typ systému | |
| Dávková kultúra je uzavretý systém | Kontinuálna kultúra je otvorený systém. |
| Ukončenie procesu | |
| Po vytvorení produktu sa proces vsádzkovej kultúry zastaví. | Proces sa nezastaví, hoci sa produkt vytvorí. Kontinuálne odstraňovanie produktu sa uskutočňuje bez zastavenia procesu v kontinuálnej kultivácii. |
| Podmienky prostredia | |
| Podmienky prostredia vo vnútri vsádzkovej kultúry nie sú konštantné. | Podmienky prostredia vo vnútri kontinuálnej kultúry sa udržiavajú na konštantnej úrovni. |
| Mikrobiálny rast | |
| Mikrobiálny rast vo vnútri vsádzkovej kultúry sleduje lag, log a stacionárne fázy. | Mikrobiálny rast sa udržuje na optimálnej úrovni, čo je fáza exponenciálneho rastu. |
| Miera obratu | |
| Miera obratu je nízka, pretože vo vnútri sú obmedzené živiny a ďalšie podmienky. | Miera obratu je vysoká, pretože sú zachované optimálne hladiny živín a ďalšie podmienky. |
| Použitý fermentor | |
| Pre vsádzkové kultúry sa používa veľký fermentor | Na kontinuálnu kultiváciu sa používa malý fermentor. |
| Použite | |
| V priemyselných odvetviach sa bežne používa dávková fermentácia | Kontinuálna kultivácia fermentácie sa v priemyselných odvetviach využíva menej. |
| Nastavenie kultúry | |
| Dávkové nastavenie kultúry je jednoduché na výrobu a spustenie. | Nepretržité nastavenie kultúry nie je ľahké vyrobiť a spustiť. |
| Kontaminácia | |
| Kontaminácie sú v dávkových kultúrach minimálne | Šanca na kontamináciu je v kontinuálnej kultúre vysoká. |
| Metódy riadenia | |
| Metódy kontroly sú jednoduché a rýchle. | Metódy kontroly sú zložité a časovo náročné. |
| Vhodnosť | |
| Šaržová kultúra je vhodnejšia na produkciu sekundárnych metabolitov, ako sú antibiotiká. | Kontinuálna kultivácia je vhodnejšia na produkciu primárnych metabolitov, ako sú aminokyseliny a organické kyseliny. |
Zhrnutie - šarža vs kontinuálna kultúra
Dávková kultúra a kontinuálna kultivácia sú dva typy techník používaných na kultiváciu mikroorganizmov vo veľkom meradle na priemyselné a iné účely. V dávkovej kultúre sú mikroorganizmy na začiatku zásobované živinami a pestované. Keď mikróby využijú dostupné živiny, dôjde k ich obmedzeniu po určitom časovom období. Mikroorganizmy rastú prostredníctvom oneskorenej, logaritmickej, stacionárnej a smrti fázy. Fermentačný proces sa uskutočňuje dávkovo v technike dávkovej kultivácie. Po každej várke sa fermentor očistí a použije sa na nasledujúcu várku čerstvý. V kontinuálnej kultúre sú mikroorganizmom neustále poskytované dostatočné množstvá čerstvých živín, aby sa mikróby vždy udržovali v logaritmickej fáze, aby extrahovali primárne metabolity mikroorganizmov. Objem kontinuálnej kultúry sa udržiava na konštantnej hodnote pridávaním čerstvých živín a odstraňovaním produktov rovnakou rýchlosťou bez zastavenia procesu. Šaržová kultúra je potrebná porovnateľne s veľkým uzavretým fermentorom, zatiaľ čo kontinuálna kultivácia je potrebná s malým otvoreným fermentorom. To je rozdiel medzi vsádzkovou a kontinuálnou kultiváciou.
