Ключевое различие - партия или непрерывная культура
Микроорганизмы, такие как бактерии и грибки, очень полезны для различных отраслей промышленности. Для промышленного использования микроорганизмы следует выращивать в больших масштабах во время процесса ферментации, чтобы извлечь необходимые продукты, являющиеся результатом микробного метаболизма. Для выращивания и поддержания микробной биомассы используется специальный аппарат, называемый промышленным ферментером. Это большой сосуд, предназначенный для обеспечения свободного пространства и необходимых условий для роста и метаболизма микробов. В отраслях промышленности обычно используются два типа промышленных ферментационных культур: периодическое культивирование и непрерывное культивирование. Ключевое различие между периодическим культивированием и непрерывным культивированием заключается в том, что периодическое культивирование - это метод, используемый для выращивания микроорганизмов при ограниченной доступности питательных веществ в замкнутой системе, в то время как непрерывное культивирование - это метод, используемый для выращивания микроорганизмов при оптимальном и постоянном снабжении питательными веществами в открытой системе в отрасли.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные различия
2. Что такое периодическая культура
3. Что такое непрерывная культура
4. Параллельное сравнение - серия и непрерывная культура
5. Резюме
Что такое периодическая культура?
Пакетное культивирование - это метод выращивания микроорганизмов в замкнутой системе, в которую вначале поступает ограниченное количество питательных веществ. Это наиболее распространенный метод, применяемый в промышленности для производства полезных продуктов с использованием таких микроорганизмов, как бактерии и грибы. Микроб, который растет в ферментере, сбраживает питательные вещества. Ферментация - это процесс расщепления углеводов на спирты и кислоты микроорганизмами в бескислородных условиях. В методе периодического культивирования питательные вещества вводятся в самом начале, и конкретный микроорганизм засевается в ферментер. Ферментер закрыт, а температура и pH поддерживаются для роста микроорганизмов. Микроорганизм растет внутри и использует питательные вещества и другие условия. С течением времени,питательные вещества становятся ограниченными, а условия окружающей среды внутри ферментера меняются. Следовательно, рост микробов имеет четыре различных этапа, таких как лаг-фаза, лог-фаза, стационарная фаза и фаза смерти. По окончании ферментации процесс останавливается, а полезные продукты извлекаются и очищаются. Ферментер промывают и стерилизуют перед использованием для другой периодической культуры.
Особенность метода периодического культивирования заключается в том, что он проводится при ограниченном количестве питательных веществ и в течение определенного периода времени. Настроить ферментер легко и просто. Условия окружающей среды внутри ферментера меняются со временем. Однако для достижения успешного образования продукта надлежащим образом поддерживаются необходимая температура, условия pH, перемешивание, давление и т. Д.
Метод периодического культивирования широко используется для очистки вторичных метаболитов, таких как антибиотики, пигменты и т. Д. Этот метод не подходит для производства первичных метаболитов и продуктов, связанных с ростом.
Рисунок 01: Пакетная культура
Что такое непрерывная культура?
Непрерывное культивирование - еще один метод выращивания полезных микроорганизмов. Он направлен на поддержание непрерывно растущей микробной культуры в экспоненциальной фазе. Это может быть достигнуто путем постоянной подачи свежих питательных веществ, удаления накопленных отходов и продуктов с той же скоростью и поддержания оптимальных значений других условий. Это делается внутри специальной камеры, называемой хемостатом, как показано на рисунке 02. Свежая среда добавляется непрерывно с одного конца, в то время как продукты метаболизма непрерывно извлекаются с другого конца хемостата, чтобы поддерживать объем культуры на постоянном уровне.
Непрерывное культивирование используется в промышленности, когда требуется извлечь полезные первичные метаболиты, такие как аминокислоты, органические кислоты и т. Д. Из микроорганизмов. Первичные метаболиты производятся с наибольшей скоростью, когда микроорганизмы находятся в экспоненциальной фазе. Следовательно, непрерывное культивирование всегда направлено на поддержание микробной биомассы на логарифмической фазе. Это достигается путем постоянного мониторинга процесса и управления системой.
Рисунок 02: Непрерывное культивирование в хемостате
В чем разница между периодическим и непрерывным культивированием?
Различать статью в середине перед таблицей
Пакетная vs непрерывная культура |
|
| Метод периодического культивирования используется для культивирования полезных микроорганизмов при ограниченном количестве питательных веществ в закрытом ферментере в течение определенного периода времени. Рост микроорганизмов внутри периодической культуры показывает типичную кривую роста микроорганизмов, на которой можно выделить четыре отдельные фазы. | Техника непрерывного культивирования используется для выращивания полезных микроорганизмов при оптимальном уровне питательных веществ в открытой системе, в которой питательные вещества добавляются постоянно, а отходы и продукты удаляются с той же скоростью, чтобы поддерживать рост в экспоненциальной фазе. |
| Питательные вещества | |
| Питательные вещества вводятся один раз перед началом процесса ферментации. | Питательные вещества добавляются многократно (в начале и в промежутках между процессами). |
| Тип системы | |
| Пакетное культивирование - это закрытая система | Непрерывная культура - это открытая система. |
| Прекращение процесса | |
| Процесс периодического культивирования останавливается после того, как продукт сформирован. | Процесс не останавливается, хотя продукт образуется. Непрерывное удаление продукта осуществляется без остановки процесса при непрерывном культивировании. |
| Условия окружающей среды | |
| Условия окружающей среды внутри периодической культуры непостоянны. | Условия окружающей среды внутри непрерывной культуры поддерживаются на постоянном уровне. |
| Микробный рост | |
| Рост микробов внутри периодической культуры следует за лаговой, логарифмической и стационарной фазами. | Рост микробов поддерживается на оптимальном уровне, который является стадией экспоненциального роста. |
| Скорость оборота | |
| Скорость оборота низкая, так как питательные вещества и другие условия ограничены внутри. | Скорость оборота высока, так как поддерживаются оптимальные уровни питательных веществ и другие условия. |
| Ферментер используется | |
| Для периодических культур используется ферментер большого размера. | Ферментер небольшого размера используется для непрерывного культивирования. |
| Использовать | |
| Периодическая ферментация культур широко используется в промышленности. | Непрерывное брожение культур реже используется в промышленности. |
| Настройка культуры | |
| Настроить и запустить пакетную культуру легко. | Настроить и запустить непрерывную культуру непросто. |
| Загрязнение | |
| В периодических культурах загрязнения минимальны | Вероятность заражения высока при непрерывном культивировании. |
| Методы контроля | |
| Методы контроля просты и быстрые. | Методы контроля сложны и требуют много времени. |
| Пригодность | |
| Пакетная культура больше подходит для производства вторичных метаболитов, таких как антибиотики. | Непрерывное культивирование больше подходит для производства первичных метаболитов, таких как аминокислоты и органические кислоты. |
Резюме - партия против непрерывной культуры
Периодическое культивирование и непрерывное культивирование - это два типа методов, используемых для крупномасштабного культивирования микроорганизмов для промышленных и других целей. В периодическом культивировании микроорганизмы вначале получают питательные вещества и растут. Когда микробы используют доступные питательные вещества, количество питательных веществ ограничивается через определенный период времени. Микроорганизмы растут через лаг, логарифм, стационарную фазу и фазу гибели. Процесс ферментации осуществляется партиями при периодическом культивировании. После каждой партии ферментер очищается и используется для следующей партии. При непрерывном культивировании микроорганизмы постоянно получают адекватные уровни свежих питательных веществ, чтобы всегда поддерживать микробы в логарифмической фазе для извлечения первичных метаболитов микроорганизмов. Объем непрерывной культуры поддерживается на постоянном уровне за счет добавления свежих питательных веществ и удаления продуктов с той же скоростью, без остановки процесса. Для периодического культивирования требуется сравнительно большой закрытый ферментер, а для непрерывного культивирования - небольшой открытый ферментер. В этом разница между периодическим и непрерывным культивированием.
