Avainero – erä vs jatkuva kulttuuri
Mikro-organismit, kuten bakteerit ja sienet, ovat erittäin hyödyllisiä erilaisille teollisuudenaloille. Teolliseen käyttöön mikro-organismeja tulisi kasvattaa suuressa mittakaavassa käymisprosessin aikana, jotta saadaan uuttaa tarvittavat tuotteet mikrobien aineenvaihdunnasta. Mikrobibiomassan viljelyyn ja ylläpitoon käytetään erityistä laitetta, jota kutsutaan teolliseksi fermentoriksi. Se on suuri astia, joka on suunniteltu tarjoamaan tilaa ja tarvittavat vaatimukset mikrobien kasvulle ja aineenvaihdunnalle. On olemassa kahdenlaisia teollisia käymisviljelmiä, joita käytetään yleisesti teollisuudessa, nimeltään eräviljely ja jatkuva viljely.avainero panosviljelmän ja jatkuvan viljelyn välillä on se panosviljelmä on tekniikka, jota käytetään mikro-organismien kasvattamiseen rajoitetun ravinteiden saatavuuden ollessa suljetussa järjestelmässä, kun taas jatkuva viljely on tekniikka, jota käytetään mikro-organismien kasvattamiseen optimaalisessa ja jatkuvassa ravintoainesaatossa avoimessa järjestelmässä. toimialat.
Mikä on eräkulttuuri?
Eräviljelmä on tekniikka, jolla kasvatetaan mikro-organismeja suljetussa järjestelmässä, jossa alussa syötetään rajoitettu määrä ravinteita. Tämä on yleisin teollisuudessa käytetty tekniikka hyödyllisten tuotteiden valmistamiseksi käyttämällä mikro-organismeja, kuten bakteereita ja sieniä. Fermentorissa kasvava mikrobi fermentoi ravinteita. Fermentaatio on prosessi, jossa mikro-organismit hajottavat hiilihydraatteja alkoholeiksi ja hapoiksi hapettomissa olosuhteissa. Panosviljelytekniikassa ravintoaineet annetaan alussa ja kyseinen mikro-organismi siirrostetaan fermentoriin. Fermentori suljetaan ja lämpötilaa ja pH:ta ylläpidetään mikro-organismien kasvua varten. Mikro-organismi kasvaa sisällä ja hyödyntää tarjottuja ravinteita ja muita olosuhteita. Ajan myötä ravinteet rajoittuvat ja ympäristöolosuhteet muuttuvat fermentorissa. Siten mikrobien kasvulla on neljä erillistä vaihetta, kuten viivevaihe, log-faasi, paikallaan oleva vaihe ja kuolemavaihe. Käymisen lopussa prosessi pysäytetään ja hyödylliset tuotteet uutetaan ja puhdistetaan. Fermentori pestään ja steriloidaan ennen käyttöä toiseen eräviljelmään.
Eräviljelytekniikan erikoisuus on, että tätä ajetaan rajoitetuilla ravintoainemäärillä ja tietyn ajan. Fermentorikokoonpano on helppo valmistaa ja käsitellä. Fermentorin sisällä olevat ympäristöolosuhteet vaihtelevat ajan myötä. Vaadittu lämpötila, pH-olosuhteet, sekoitus, paine jne. kuitenkin ylläpidetään asianmukaisesti onnistuneen tuotteen muodostuksen saavuttamiseksi.
Eräviljelytekniikkaa käytetään laaj alti sekundääristen metaboliittien, kuten antibioottien, pigmenttien jne., puhdistamiseen. Tämä tekniikka ei sovellu primaaristen metaboliittien ja kasvuun liittyvien tuotteiden tuotantoon.
Kuva 01: Eräkulttuuri
Mitä on jatkuva kulttuuri?
Jatkuva viljely on toinen tekniikka, jolla kasvatetaan hyödyllisiä mikro-organismeja. Sen tavoitteena on ylläpitää jatkuvasti kasvavaa mikrobiviljelmää eksponentiaalisessa vaiheessa. Se voidaan saavuttaa toimittamalla jatkuvasti tuoreita ravinteita, poistamalla kertynyttä jätettä ja tuotteita samalla nopeudella ja pitämällä muut olosuhteet optimaalisissa arvoissa. Se tehdään erityisessä kammiossa, nimeltään kemostaatti, kuten kuvassa 02 esitetään. Tuoretta väliainetta lisätään jatkuvasti toisesta päästä, kun taas aineenvaihduntatuotteita uutetaan jatkuvasti kemostaatin toisesta päästä viljelmän tilavuuden pitämiseksi vakiona.
Jatkuvaa viljelyä käytetään teollisuudessa, kun sitä tarvitaan hyödyllisten primaaristen metaboliittien, kuten aminohappojen, orgaanisten happojen jne., erottamiseen.mikro-organismeista. Primääriset aineenvaihduntatuotteet syntyvät suurimmalla nopeudella, kun mikro-organismit ovat eksponentiaalisessa vaiheessaan. Siksi jatkuvalla viljelyllä pyritään aina pitämään mikrobibiomassa log-vaiheessa. Se tehdään seuraamalla prosessia jatkuvasti ja ohjaamalla järjestelmää.
Kuva 02: Jatkuva viljely kemostaatissa
Mitä eroa on eräkulttuurilla ja jatkuvalla kulttuurilla?
Erä vs. jatkuva kulttuuri |
|
| Eräviljelytekniikkaa käytetään hyödyllisten mikro-organismien viljelemiseen rajoitetuissa ravintoainemäärissä suljetussa fermentorissa tietyn ajan. Eräviljelmän sisällä tapahtuva mikrobikasvu osoittaa tyypillisen mikrobikasvukäyrän, josta voidaan tunnistaa neljä erillistä vaihetta. | Jatkuvaa viljelytekniikkaa käytetään hyödyllisten mikro-organismien kasvattamiseen optimaalisella ravintoainetasolla avoimessa järjestelmässä, jossa ravinteita lisätään jatkuvasti ja jätteet ja tuotteet poistetaan samalla nopeudella kasvun pitämiseksi eksponentiaalisessa vaiheessa. |
| Ravintoaineet | |
| Ravintoaineet toimitetaan kerran ennen käymisprosessin aloittamista. | Ravintoaineita lisätään useita kertoja (prosessin alussa ja välillä). |
| Järjestelmän tyyppi | |
| Eräviljely on suljettu järjestelmä | Jatkuva kulttuuri on avoin järjestelmä. |
| Prosessin päättäminen | |
| Eräviljelmän prosessi lopetetaan tuotteen muodostumisen jälkeen. | Prosessia ei pysäytetä, vaikka tuote muodostuu. Tuotteen jatkuva poisto tapahtuu pysäyttämättä prosessia jatkuvassa viljelyssä. |
| Ympäristöolosuhteet | |
| Eräviljelmän ympäristöolosuhteet eivät ole vakioita. | Ympäristöolosuhteet jatkuvan viljelmän sisällä pidetään vakiona. |
| Mikrobien kasvu | |
| Mikrobikasvu panosviljelmän sisällä seuraa viive-, logaritmis- ja stationaarivaiheita. | Mikrobien kasvu pysyy optimaalisella tasolla, mikä on eksponentiaalinen kasvuvaihe. |
| Liikevaihtoprosentti | |
| Vaihtuvuus on alhainen, koska ravinteet ja muut olosuhteet ovat rajalliset sisällä. | Vaihtuvuus on korkea, koska ravintoaineiden ja muiden olosuhteiden optimaaliset tasot säilyvät. |
| Käytetty fermentori | |
| Eräviljelmiin käytetään suurikokoista fermentoria | Jatkuvaan viljelyyn käytetään pienikokoista fermentoria. |
| Käytä | |
| Eräviljelmäfermentointia käytetään yleisesti teollisuudessa | Jatkuvaa viljelykäymistä käytetään vähemmän teollisuudessa. |
| Kulttuurin asetukset | |
| Eräviljelyasetukset on helppo tehdä ja suorittaa. | Jatkuvan kulttuurin määrittäminen ei ole helppoa tehdä ja suorittaa. |
| Saastuminen | |
| Eräsviljelmissä kontaminaatiot ovat minimissään | Saastumismahdollisuus on suuri jatkuvassa viljelyssä. |
| Ohjausmenetelmät | |
| Hallintamenetelmät ovat helppoja ja nopeita. | Hallintamenetelmät ovat monimutkaisia ja aikaa vieviä. |
| Soveltuvuus | |
| Eräviljelmä soveltuu paremmin sekundaaristen metaboliittien, kuten antibioottien, tuotantoon. | Jatkuva viljely soveltuu paremmin primaaristen metaboliittien, kuten aminohappojen ja orgaanisten happojen, tuotantoon. |
Yhteenveto – Erä vs. jatkuva kulttuuri
Eräviljelmä ja jatkuva viljely ovat kahdenlaisia tekniikoita, joita käytetään mikro-organismien suuren mittakaavan viljelyyn teollisiin ja muihin tarkoituksiin. Panosviljelmässä mikro-organismeille annetaan ravinteita alussa ja kasvatetaan. Kun mikrobit hyödyntävät saatavilla olevia ravintoaineita, ravinteet rajoittuvat tietyn ajan kuluttua. Mikro-organismit kasvavat viive-, log-, stationääri- ja kuolemavaiheessa. Fermentointiprosessi suoritetaan panosittain eräviljelytekniikalla. Jokaisen erän jälkeen fermentori puhdistetaan ja käytetään tuoreena seuraavaa erää varten. Jatkuvassa viljelyssä mikro-organismeille tarjotaan jatkuvasti riittävä määrä tuoreita ravinteita, jotta mikrobit pysyvät aina log-vaiheessa mikro-organismien primaaristen metaboliittien uuttamiseksi. Jatkuvan viljelmän tilavuus pidetään vakiona lisäämällä tuoreita ravinteita ja poistamalla tuotteita samalla nopeudella prosessia pysäyttämättä. Panosviljelmään tarvitaan verrattain suuri suljettu fermentori, kun taas jatkuvaviljely tarvitaan pieni avoin fermentori. Tämä on ero eräviljelyn ja jatkuvan viljelyn välillä.
