Peamine erinevus – partii vs pidev kultuur
Mikroorganismid, nagu bakterid ja seened, on väga kasulikud erinevatele tööstusharudele. Tööstuslikuks kasutamiseks tuleks käärimisprotsessi käigus kasvatada suuremahuliselt mikroorganisme, et eraldada mikroobide ainevahetusest tulenevaid vajalikke saadusi. Mikroobse biomassi kasvatamiseks ja säilitamiseks kasutatakse spetsiaalset seadet, mida nimetatakse tööstuslikuks fermentaatoriks. See on suur anum, mis on loodud pakkuma ruumi ja vajalikke vajadusi mikroobide kasvuks ja ainevahetuseks. Tööstusharudes kasutatakse tavaliselt kahte tüüpi kääritamiskultuure, mida nimetatakse partiikultuuriks ja pidevkultuuriks. Peamine erinevus partiikultuuri ja pidevkultuuri vahel on see, et partiikultuur on meetod, mida kasutatakse mikroorganismide kasvatamiseks piiratud toitainete kättesaadavusega suletud süsteemis, samas kui pidevkultuur on meetod, mida kasutatakse mikroorganismide kasvatamiseks optimaalse ja pideva toitainetega varustamise korral avatud süsteemis. tööstusharud.
Mis on partiikultuur?
Partiikultuur on tehnika, mis kasvatab mikroorganisme suletud süsteemis, kus alguses antakse piiratud kogus toitaineid. See on tööstuses kõige levinum meetod kasulike toodete valmistamiseks, kasutades mikroorganisme, nagu bakterid ja seened. Fermenteris kasvav mikroob kääritab toitaineid. Käärimine on süsivesikute lagundamine alkoholideks ja hapeteks anoksilistes tingimustes mikroorganismide poolt. Partiikultuuri tehnikas antakse toitained alguses ja konkreetne mikroorganism inokuleeritakse fermenterisse. Fermentaator suletakse ning temperatuur ja pH säilitatakse mikroorganismide kasvu jaoks. Mikroorganism kasvab sees ja kasutab ära pakutud toitaineid ja muid tingimusi. Aja jooksul muutuvad toitained piiratuks ja keskkonnatingimused fermenteris muutuvad. Seega on mikroobide kasvul neli erinevat etappi, nagu viivitusfaas, logaritmisfaas, statsionaarne faas ja surmafaas. Kääritamise lõppedes protsess peatatakse ning kasulikud tooted ekstraheeritakse ja puhastatakse. Fermentaator pestakse ja steriliseeritakse enne kasutamist teise partiikultuuri jaoks.
Patsikultuuri tehnika eripära on see, et seda kasutatakse piiratud koguses toitaineid ja teatud aja jooksul. Fermentaatori seadistust on lihtne valmistada ja käsitseda. Keskkonnatingimused fermenteris muutuvad aja jooksul. Siiski hoitakse toote edukaks moodustamiseks korralikult nõutavat temperatuuri, pH-tingimusi, segamist, rõhku jne.
Partiikultuuri tehnikat kasutatakse laialdaselt sekundaarsete metaboliitide, nagu antibiootikumid, pigmendid jne, puhastamiseks. See meetod ei sobi primaarsete metaboliitide ja kasvuga seotud toodete tootmiseks.
Joonis 01: Partiikultuur
Mis on pidev kultuur?
Pidev kultiveerimine on teine meetod kasulike mikroorganismide kasvatamiseks. Selle eesmärk on säilitada eksponentsiaalses faasis pidev alt kasvav mikroobikultuur. Seda saab saavutada, varustades pidev alt värskeid toitaineid, eemaldades kogunenud jäätmeid ja tooteid samal kiirusel ning hoides muid tingimusi optimaalsetel väärtustel. Seda tehakse spetsiaalses kambris, mida nimetatakse kemostaadiks, nagu on näidatud joonisel 02. Värsket söödet lisatakse pidev alt ühest otsast, samal ajal kui kemostaadi teisest otsast ekstraheeritakse pidev alt ainevahetusprodukte, et hoida kultuuri maht konstantsel tasemel.
Pidevkultuuri kasutatakse tööstustes, kui on vaja ekstraheerida kasulikke esmaseid metaboliite, nagu aminohapped, orgaanilised happed jne.mikroorganismidest. Primaarsed metaboliidid toodetakse suurima kiirusega siis, kui mikroorganismid on eksponentsiaalses faasis. Seetõttu on pideva kultiveerimise eesmärk alati säilitada mikroobide biomassi logaritmilises faasis. Seda tehakse protsessi pideva jälgimise ja süsteemi juhtimisega.
Joonis 02: Pidev kultiveerimine kemostaadis
Mis vahe on partii- ja pidevkultuuril?
Partii vs pidev kultuur |
|
| Partiikultuuri tehnikat kasutatakse kasulike mikroorganismide kultiveerimiseks piiratud koguses toitaineid suletud fermenteris teatud aja jooksul. Mikroobide kasv partiikultuuris näitab tüüpilist mikroobide kasvukõverat, milles saab tuvastada neli erinevat faasi. | Pideva kultiveerimise tehnikat kasutatakse kasulike mikroorganismide kasvatamiseks toitainete optimaalsel tasemel avatud süsteemis, kus toitaineid lisatakse pidev alt ning jäätmeid ja tooteid eemaldatakse sama kiirusega, et hoida kasvu eksponentsiaalses faasis. |
| Toitained | |
| Toitaineid tarnitakse üks kord enne käärimisprotsessi alustamist. | Toitaineid lisatakse mitu korda (protsessi alguses ja vahepeal). |
| Süsteemi tüüp | |
| Partiikultuur on suletud süsteem | Pidev kultuur on avatud süsteem. |
| Protsessi lõpetamine | |
| Partiikultuuri protsess peatatakse pärast toote moodustamist. | Protsessi ei peatata, kuigi toode on moodustatud. Toote pidev eemaldamine toimub pidevas kultiveerimises protsessi peatamata. |
| Keskkonnatingimused | |
| Keskkonnatingimused partiikultuuris ei ole püsivad. | Keskkonnatingimused pidevas kultuuris hoitakse konstantsel tasemel. |
| Mikroobide kasv | |
| Mikroobide kasv partiikultuuris järgib viivitus-, logaritmi- ja statsionaarseid faase. | Mikroobide kasv säilib optimaalsel tasemel, mis on eksponentsiaalne kasvuetapp. |
| Käibemäär | |
| Käibemäär on madal, kuna toitained ja muud tingimused on sees piiratud. | Käibekiirus on kõrge, kuna säilib toitainete optimaalne tase ja muud tingimused. |
| Kasutatud fermenter | |
| Partiikultuuride jaoks kasutatakse suurt fermentaatorit | Pidevaks kultiveerimiseks kasutatakse väikese suurusega fermentaatorit. |
| Kasuta | |
| Partiikultuuri kääritamist kasutatakse tavaliselt tööstustes | Pidevat kultuurkääritamist kasutatakse tööstuses vähem. |
| Kultuuri seadistus | |
| Partiikultuuri seadistust on lihtne teha ja käivitada. | Pidevat kultuuri seadistamist ei ole lihtne teha ja käivitada. |
| Saaste | |
| Saastekogused on partiikultuurides minimaalsed | Pideva kultuuri puhul on saastumise tõenäosus suur. |
| Juhtimismeetodid | |
| Juhtimismeetodid on lihtsad ja kiired. | Juhtimismeetodid on keerulised ja aeganõudvad. |
| Sobivus | |
| Partiikultuur sobib paremini sekundaarsete metaboliitide, näiteks antibiootikumide tootmiseks. | Pidev kultiveerimine sobib paremini primaarsete metaboliitide, nagu aminohapped ja orgaanilised happed, tootmiseks. |
Kokkuvõte – partii vs pidev kultuur
Partiikultuur ja pidevkultuur on kahte tüüpi tehnikaid, mida kasutatakse mikroorganismide suures mahus kasvatamiseks tööstuslikel ja muudel eesmärkidel. Partiikultuuris varustatakse mikroorganismid alguses toitainetega ja kasvatatakse. Kui mikroobid kasutavad olemasolevaid toitaineid ära, muutuvad toitained teatud aja möödudes piiratuks. Mikroorganismid kasvavad viivituse, logaritmi, statsionaarse ja surmafaasi kaudu. Fermentatsiooniprotsess viiakse läbi partiide kaupa partiikultuuri tehnikas. Pärast iga partii puhastatakse fermenter ja seda kasutatakse värskelt järgmise partii jaoks. Pideva kultiveerimise korral varustatakse mikroorganismid pidev alt piisava koguse värskete toitainetega, et hoida mikroobid alati logaritmisfaasis, et ekstraheerida mikroorganismide esmased metaboliidid. Pideva kultuuri maht hoitakse konstantsel väärtusel, lisades värskeid toitaineid ja eemaldades tooteid samal kiirusel ilma protsessi peatamata. Partiikultuuri jaoks on vaja suhteliselt suurt suletud fermentaatorit, samas kui pidevkultuuri jaoks on vaja väikest avatud fermentaatorit. See on erinevus partii- ja pidevkultuuri vahel.
