Rozdíl mezi šarží a kontinuální kulturou

Klíčový rozdíl - dávka vs kontinuální kultura
 

Mikroorganismy, jako jsou bakterie a houby, jsou velmi prospěšné pro různé typy průmyslových odvětví. Pro průmyslové použití by měly být mikroorganismy ve fermentačním procesu pěstovány ve velkém měřítku, aby se získaly potřebné produkty, které jsou výsledkem mikrobiálního metabolismu. K kultivaci a udržování mikrobiální biomasy se používá speciální přístroj zvaný průmyslový fermentor. Je to velká nádoba navržená tak, aby poskytovala prostor a nezbytné požadavky pro mikrobiální růst a metabolismus. Existují dva typy kultur průmyslového kvašení běžně používaných v průmyslových odvětvích s názvem šaržová kultura a kontinuální kultura. Klíčovým rozdílem mezi dávkovou kulturou a kontinuální kulturou je to šaržová kultura je technika používaná k růstu mikroorganismů za omezené dostupnosti živin v uzavřeném systému zatímco kontinuální kultura je technika používaná k růstu mikroorganismů při optimálním a nepřetržitém zásobování živinami v otevřeném systému v průmyslových odvětvích.

OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to šaržová kultura
3. Co je to kontinuální kultura
4. Srovnání bok po boku - šarže vs kontinuální kultura
5. Shrnutí

Co je to šaržová kultura?

Dávková kultura je technika, která pěstuje mikroorganismy v uzavřeném systému, kde je na začátku dodáno omezené množství živin. Toto je nejběžnější technika používaná v průmyslových odvětvích k výrobě užitečných produktů využívajících mikroorganismy, jako jsou bakterie a houby. Mikrob, který ve fermentoru roste, fermentuje živiny. Fermentace je proces rozkladu uhlohydrátů na alkoholy a kyseliny mikroorganismy za anoxických podmínek. Při vsádkové kultivaci jsou živiny poskytovány na začátku a konkrétní mikroorganismus je naočkován do fermentoru. Fermentor je uzavřen a teplota a pH jsou udržovány pro růst mikroorganismů. Mikroorganismus roste uvnitř a využívá poskytnuté živiny a další podmínky. V průběhu času se živiny omezují a podmínky prostředí se ve fermentoru mění. Mikrobiální růst tedy vykazuje odlišné čtyři stádia, jako je lag fáze, log fáze, stacionární fáze a fáze smrti. Na konci fermentace se proces zastaví a užitečné produkty se extrahují a čistí. Fermentor se před použitím pro další vsádkovou kulturu promyje a sterilizuje.

Specialitou techniky dávkové kultivace je, že se provádí v omezeném množství živin a po určitou dobu. Nastavení fermentoru je snadné a snadno se s ním manipuluje. Podmínky prostředí uvnitř fermentoru se mění s časem. Požadovaná teplota, podmínky pH, míchání, tlak atd. Jsou však správně udržovány, aby se dosáhlo úspěšné tvorby produktu.

Technika šaržové kultury se široce používá k čištění sekundárních metabolitů, jako jsou antibiotika, pigmenty atd. Tato technika není vhodná pro produkci primárních metabolitů a produktů, které jsou spojeny s růstem..

Obrázek 01: Dávková kultura

Co je to kontinuální kultura?

Kontinuální kultura je další technikou, která pěstuje užitečné mikroorganismy. Jeho cílem je udržovat trvale rostoucí mikrobiální kulturu v exponenciální fázi. Toho lze dosáhnout kontinuálním dodáváním čerstvých živin, odstraňováním nahromaděného odpadu a produktů stejnou rychlostí a udržováním dalších podmínek na optimálních hodnotách. Provádí se uvnitř speciální komory zvané chemostat, jak je znázorněno na obrázku 02. Čerstvé médium se nepřetržitě přidává z jednoho konce, zatímco metabolické produkty se kontinuálně extrahují z druhého konce chemostatu, aby se objem kultury udržoval na konstantní úrovni..

Kontinuální kultura se používá v průmyslových odvětvích, když je třeba extrahovat užitečné primární metabolity, jako jsou aminokyseliny, organické kyseliny atd., Z mikroorganismů. Primární metabolity jsou produkovány nejvyšší rychlostí, když jsou mikroorganismy v jejich exponenciální fázi. Cílem nepřetržité kultury je proto vždy udržovat mikrobiální biomasu ve fázi log. Provádí se nepřetržitým sledováním procesu a řízením systému.

Obrázek 02: Kontinuální kultivace v chemostatu

Jaký je rozdíl mezi dávkou a kontinuální kulturou??

Dávková vs kontinuální kultura
Technika šaržové kultivace se používá k kultivaci prospěšných mikroorganismů v omezeném množství živin v uzavřeném fermentoru po určitou dobu. Mikrobiální růst uvnitř vsádkové kultury ukazuje typickou mikrobiální růstovou křivku, ve které lze identifikovat čtyři odlišné fáze.	Technika kontinuální kultivace se používá k pěstování prospěšných mikroorganismů při optimální hladině živin v otevřeném systému, ve kterém jsou živiny přidávány nepřetržitě a odpady a produkty jsou odstraňovány stejnou rychlostí, aby se růst udržel v exponenciální fázi..
Živiny
Živiny jsou dodávány jednou před zahájením procesu kvašení.	Živiny se přidávají mnohokrát (na začátku a mezi procesem).
Typ systému
Dávková kultura je uzavřený systém	Kontinuální kultura je otevřený systém.
Ukončení procesu
Po vytvoření produktu se proces dávkové kultury zastaví.	Proces se nezastaví, i když se vytvoří produkt. Kontinuální odstraňování produktu se provádí bez zastavení procesu v kontinuální kultuře.
Ekologické předpoklady
Podmínky prostředí uvnitř dávkové kultury nejsou konstantní.	Podmínky prostředí uvnitř kontinuální kultury jsou udržovány na konstantní úrovni.
Mikrobiální růst
Mikrobiální růst uvnitř vsádkové kultury sleduje lag, log a stacionární fáze.	Mikrobiální růst je udržován na optimální úrovni, což je exponenciální růstový stupeň.
Míra obratu
Míra obratu je nízká, protože živiny a další podmínky jsou uvnitř omezené.	Míra obratu je vysoká, protože jsou udržovány optimální úrovně živin a další podmínky.
Fermenter použitý
Pro vsádkové kultury se používá fermentor velké velikosti	Pro kontinuální kultivaci se používá fermentor malé velikosti.
Použití
Kvašení v dávkové kultuře se běžně používá v průmyslu	Průběžná fermentace kultury se v průmyslových odvětvích používá méně.
Nastavení kultury
Nastavení dávkové kultury se snadno vyrábí a spouští.	Nepřetržité nastavení kultury není snadné vytvořit a spustit.
Kontaminace
Kontaminace jsou v dávkových kulturách minimální	Pravděpodobnost kontaminace je v kontinuální kultuře vysoká.
Metody kontroly
Metody ovládání jsou snadné a rychlé.	Metody řízení jsou komplikované a časově náročné.
Vhodnost
Dávková kultura je vhodnější pro produkci sekundárních metabolitů, jako jsou antibiotika.	Kontinuální kultura je vhodnější pro produkci primárních metabolitů, jako jsou aminokyseliny a organické kyseliny.

Shrnutí - Dávka vs Kontinuální kultura

Šaržová kultura a kontinuální kultura jsou dva typy technik používaných k kultivaci mikroorganismů ve velkém měřítku pro průmyslové a jiné účely. V dávkové kultuře jsou mikroorganismy na začátku opatřeny živinami a pěstovány. Když mikroby využijí dostupné živiny, stanou se živiny po určité době omezené. Mikroorganismy rostou přes lag, log, stacionární a smrtící fáze. Fermentační proces se provádí vsádkovým způsobem v dávkové kultivační technice. Po každé šarži se fermentor vyčistí a použije se čerstvě pro další šarži. V kontinuální kultuře jsou mikroorganismy poskytovány s přiměřenou hladinou čerstvých živin, aby byly mikroorganismy stále udržovány v logaritmické fázi k extrakci primárních metabolitů mikroorganismů. Objem kontinuální kultury se udržuje na konstantní hodnotě přidáním čerstvých živin a odstraňováním produktů stejnou rychlostí, aniž by se proces zastavil. Šaržová kultura je potřebná poměrně velký uzavřený fermentor, zatímco kontinuální kultura je nutná malý otevřený fermentor. To je rozdíl mezi dávkovou a kontinuální kulturou.

Reference
1. Dionýza I. Foustoukos. "Systém kontinuální kultury pro hodnocení mikrobiálních aktivit v piezosféře." Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. N.p., 1. října 2015. Web. 13. května 2017
2. Edward Robertson -. "Bakteriální růst: Dávka vs Kontinuální." Biogest. N.p., n.d. Web. 13. května 2017. .

Obrázek se svolením:
1. „Schéma chemostatických plavidel“ od CGraham2332 - vlastní práce (CC BY-SA 4.0) přes Commons Wikimedia
2. „Malé fermentační nádrže“ od Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) přes Geograph.UK