Разница между периодической и непрерывной культурой

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

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.