Mikroorganismi, piemēram, baktērijas un sēnītes, ir ļoti labvēlīgi dažāda veida rūpniecībai. Rūpnieciskai izmantošanai fermentācijas laikā mikroorganismi jāaudzē lielos apjomos, lai iegūtu nepieciešamos produktus, kas rodas mikrobu metabolisma rezultātā. Mikrobu biomasas kultivēšanai un uzturēšanai tiek izmantots īpašs aparāts, ko sauc par rūpniecisko fermentētāju. Tas ir liels trauks, kas paredzēts, lai nodrošinātu vietu un nepieciešamās prasības mikrobu augšanai un metabolismam. Ir divu veidu rūpnieciskās fermentācijas kultūras, kuras parasti pieņem rūpniecības nozarēs, kuras sauc par partijas kultūru un nepārtrauktu kultūru. Galvenā atšķirība starp partijas kultūru un nepārtrauktu kultūru ir tā partijas kultūra ir paņēmiens, ko izmanto mikroorganismu audzēšanai ierobežotā barības vielu pieejamībā slēgtā sistēmā kamēr nepārtraukta kultūra ir paņēmiens, ko izmanto mikroorganismu audzēšanai optimālā un pastāvīgā barības vielu piegādē rūpniecības atvērtajā sistēmā.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir partijas kultūra
3. Kas ir nepārtraukta kultūra
4. Salīdzinājums blakus - sērija vs nepārtraukta kultūra
5. Kopsavilkums
Partijas kultūra ir metode, ar kuras palīdzību mikroorganismi aug slēgtā sistēmā, kur sākumā tiek piegādāts ierobežots daudzums barības vielu. Šī ir visizplatītākā rūpniecībā izmantotā metode, lai izgatavotu noderīgus produktus, izmantojot mikroorganismus, piemēram, baktērijas un sēnītes. Mikrobs, kas aug fermentātājā, fermentē barības vielas. Fermentācija ir ogļhidrātu sadalīšanas spirtos un skābēs process, ko mikroorganismi veic anoksiskos apstākļos. Sērijveida kultivēšanas sākumā barības vielas tiek piegādātas sākumā, un konkrētais mikroorganisms tiek inokulēts fermentācijā. Fermentators tiek slēgts, un tiek uzturēta temperatūra un pH mikroorganismu augšanai. Mikroorganisms aug iekšā un izmanto nodrošinātās barības vielas un citus apstākļus. Ar laiku barības vielas kļūst ierobežotas, un fermentatorā mainās vides apstākļi. Tādējādi mikrobu augšana parāda atšķirīgus četrus posmus, piemēram, kavēšanās fāzi, log fāzi, stacionāro fāzi un nāves fāzi. Fermentācijas beigās process tiek apturēts, un derīgie produkti tiek ekstrahēti un attīrīti. Fermentatoru mazgā un sterilizē, pirms to izmanto citai partijas kultūrai.
Sērijveida kultūras tehnikas īpatnība ir tā, ka to uztur ierobežotā daudzumā barības vielu un noteiktu laika periodu. Fermentatora iestatīšanu ir viegli izgatavot un apstrādāt. Vides apstākļi fermentatora iekšienē mainās laika gaitā. Tomēr, lai panāktu veiksmīgu produkta veidošanos, tiek pienācīgi uzturēta nepieciešamā temperatūra, pH apstākļi, maisīšana, spiediens utt.
Sērijveida kultivēšanas paņēmienu plaši izmanto sekundāro metabolītu, piemēram, antibiotiku, pigmentu utt. Attīrīšanai. Šī metode nav piemērota primāro metabolītu un produktu, kas saistīti ar augšanu, ražošanai..
01. attēls. Sērijas kultūra
Nepārtraukta kultivēšana ir vēl viena metode, kurā audzē noderīgus mikroorganismus. Tā mērķis ir saglabāt nepārtraukti augošu mikrobu kultūru eksponenciālā fāzē. To var panākt, nepārtraukti piegādājot svaigas barības vielas, tādā pašā ātrumā noņemot uzkrātos atkritumus un produktus un saglabājot citus apstākļus pie optimālām vērtībām. To veic īpašā kamerā, ko sauc par chemostat, kā parādīts 02. attēlā. Svaigu barotni nepārtraukti pievieno no viena gala, savukārt metabolisma produktus nepārtraukti ekstrahē no chemostata otrā gala, lai uzturētu kultūras daudzumu nemainīgā līmenī.
Nepārtrauktu kultūru izmanto rūpniecībā, kad no mikroorganismiem ir nepieciešams ekstrahēt noderīgus primāros metabolītus, piemēram, aminoskābes, organiskās skābes utt. Primārie metabolīti tiek ražoti visaugstākajā ātrumā, kad mikroorganismi ir eksponenciālā fāzē. Tādējādi nepārtrauktas kultūras mērķis vienmēr ir saglabāt mikrobu biomasu baļķu fāzē. To veic, nepārtraukti uzraugot procesu un kontrolējot sistēmu.
02. Attēls. Nepārtraukta kultūra Chemostat
Sērija vs nepārtrauktā kultūra | |
Partijas kultūras paņēmienu izmanto labvēlīgu mikroorganismu kultivēšanai ierobežotā daudzumā barības vielu slēgtā fermentācijā noteiktu laika periodu. Mikrobu augšana partijas kultūrā parāda tipisku mikrobu augšanas līkni, kurā var identificēt četras atšķirīgas fāzes. | Nepārtrauktas kultivēšanas paņēmiens tiek izmantots, lai audzētu labvēlīgus mikroorganismus optimālā barības vielu līmenī atklātā sistēmā, kurā barības vielas tiek pievienotas nepārtraukti un atkritumi un produkti tiek noņemti ar tādu pašu ātrumu, lai saglabātu augšanu eksponenciālā fāzē.. |
Uzturvielas | |
Pirms fermentācijas procesa uzsākšanas barības vielas tiek piegādātas vienu reizi. | Uzturvielas tiek pievienotas daudzas reizes (procesa sākumā un starplaikā). |
Sistēmas tips | |
Partiju kultūra ir slēgta sistēma | Nepārtrauktā kultūra ir atvērta sistēma. |
Procesa izbeigšana | |
Pēc produkta izveidošanas partijas kultūras process tiek apturēts. | Lai gan produkts tiek izveidots, process netiek apturēts. Nepārtrauktu produkta noņemšanu veic, neapturot procesu nepārtrauktā kultūrā. |
Vides apstākļi | |
Vides apstākļi partijas kultūrā nav nemainīgi. | Vides apstākļi nepārtrauktā kultūrā tiek uzturēti nemainīgā līmenī. |
Mikrobu augšana | |
Mikrobu augšana partijas kultūrā notiek pēc nobīdes, žurnāla un stacionārās fāzes. | Mikrobu augšana tiek uzturēta optimālā līmenī, kas ir eksponenciāls augšanas posms. |
Apgrozījuma likme | |
Apgrozījuma līmenis ir zems, jo barības vielas un citi apstākļi tajā ir ierobežoti. | Apgrozījuma līmenis ir augsts, jo tiek uzturēts optimālais uzturvielu līmenis un citi apstākļi. |
Fermentatoru izmanto | |
Partijas kultūrām izmanto liela izmēra fermentētāju | Nepārtrauktai kultivēšanai izmanto maza izmēra fermentētāju. |
Izmantojiet | |
Partiju kultūras fermentācija parasti tiek izmantota rūpniecībā | Nepārtraukta kultūras fermentācija rūpniecībā tiek izmantota mazāk. |
Kultūras iestatīšana | |
Partijas kultūras iestatīšanu ir viegli izveidot un palaist. | Pastāvīgu kultūras iestatīšanu nav viegli izveidot un palaist. |
Piesārņojums | |
Sēru kultūrās piesārņojums ir minimāls | Nepārtrauktā kultūrā ir liela piesārņojuma iespēja. |
Kontrolējošās metodes | |
Kontroles metodes ir viegli un ātri. | Kontroles metodes ir sarežģītas un laikietilpīgas. |
Piemērotība | |
Sēriju kultūra ir vairāk piemērota sekundāro metabolītu, piemēram, antibiotiku, ražošanai. | Nepārtrauktā kultūra ir vairāk piemērota primāro metabolītu, piemēram, aminoskābju un organisko skābju, ražošanai. |
Partijas kultūra un nepārtrauktā kultūra ir divu veidu paņēmieni, ko izmanto mikroorganismu kultivēšanai lielos apjomos rūpnieciskiem un citiem mērķiem. Partiju kultūrā mikroorganismi sākumā tiek nodrošināti ar barības vielām un tiek audzēti. Kad mikrobi izmanto pieejamās barības vielas, pēc noteikta laika barības vielas kļūst ierobežotas. Mikroorganismi aug aizkavēšanās, log, stacionārā un nāves fāzēs. Fermentācijas process tiek veikts pa partijām kultivēšanas paņēmienos. Pēc katras partijas fermentētāju notīra un izmanto svaigi nākamajai partijai. Nepārtrauktā kultūrā mikroorganismiem tiek nodrošināts pietiekams daudzums svaigu barības vielu, lai vienmēr uzturētu mikrobus log fāzē, lai iegūtu mikroorganismu primāros metabolītus. Nepārtrauktās kultūras tilpums tiek uzturēts nemainīgā vērtībā, pievienojot svaigas barības vielas un ar tādu pašu ātrumu noņemot produktus, neapturot procesu. Sērijveida kultūra ir nepieciešama salīdzinoši lielam slēgtam fermentētājam, turpretim nepārtrauktai kultūrai ir nepieciešams mazs atvērts fermentētājs. Šī ir atšķirība starp partiju un nepārtraukto kultūru.
Atsauces
1. Dionīze I. Foustoukos. “Nepārtrauktas kultūras sistēma mikrobu aktivitāšu novērtēšanai pjezosfērā.” Lietišķā un vides mikrobioloģija. N.p., 2015. gada 1. oktobris. Web. 2017. gada 13. maijs
2. Edvards Robertsons -. “Baktēriju augšana: partija vs nepārtraukta.” Biogest. N.p., n.d. Web. 2017. gada 13. maijs. .
Attēla pieklājība:
1. CGraham2332 “Chemostat Vessel Diagramma” - paša darbs (CC BY-SA 4.0), izmantojot Commons Wikimedia
2. Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) “Mazās raudzēšanas tvertnes”, izmantojot Geograph.UK