Tärkein ero - erä vs jatkuva kulttuuri
Mikro-organismit, kuten bakteerit ja sienet, ovat erittäin hyödyllisiä erityyppisille teollisuudenaloille. Teolliseen käyttöön mikro-organismeja tulisi kasvattaa laajamittaisesti käymisprosessin aikana mikrobien aineenvaihdunnasta johtuvien tarvittavien tuotteiden erottamiseksi. Mikrobibiomassan viljelyyn ja ylläpitoon käytetään erityistä laitetta, jota kutsutaan teolliseksi fermentoriksi. Se on iso astia, joka on suunniteltu tarjoamaan tilaa ja tarvittavia vaatimuksia mikrobien kasvulle ja aineenvaihdunnalle. Teollisuudessa on kahden tyyppisiä fermentaatioviljelmiä, joita käytetään yleisesti eräkulttuurina ja jatkuvana viljelmänä. Keskeinen ero eräviljelmän ja jatkuvan viljelyn välillä on se, että panosviljely on tekniikka, jota käytetään mikro-organismien kasvattamiseen rajoitetulla ravinnevarmuudella suljetussa järjestelmässä, kun taas jatkuva viljely on tekniikka, jota käytetään mikro-organismien kasvattamiseen optimaalisella ja jatkuvalla ravintoaineella avoimessa järjestelmässä teollisuudenaloilla.
SISÄLLYSLUETTELO
1. Yleiskatsaus ja keskeinen ero
2. Mikä on eräkulttuuri
3. Mikä on jatkuva viljely
4. Vertailu rinnakkain - erä vs. jatkuva viljely
5. Yhteenveto
Mikä on eräkulttuuri?
Eräviljely on tekniikka, joka kasvattaa mikro-organismeja suljetussa järjestelmässä, jossa alussa toimitetaan rajoitettu määrä ravinteita. Tämä on teollisuudessa yleisin tekniikka, jolla valmistetaan hyödyllisiä tuotteita käyttämällä mikro-organismeja, kuten bakteereja ja sieniä. Fermentorissa kasvava mikrobi fermentoi ravinteita. Fermentointi on hiilihydraattien hajottaminen alkoholeiksi ja hapoiksi mikro-organismien toimesta hapettomissa olosuhteissa. Eräviljelytekniikassa ravintoaineita annetaan alussa ja tietty mikro-organismi siirrostetaan fermentoriin. Fermenteri suljetaan ja lämpötila ja pH pidetään yllä mikro-organismien kasvua varten. Mikro-organismi kasvaa sisällä ja hyödyntää annettuja ravinteita ja muita olosuhteita. Ajan kanssa,ravintoaineet rajoittuvat ja ympäristöolosuhteet muuttuvat fermentorissa. Siksi mikrobikasvulla on erilliset neljä vaihetta, kuten viivevaihe, log-vaihe, paikallaan pysyvä vaihe ja kuolemavaihe. Fermentoinnin lopussa prosessi pysäytetään ja hyödylliset tuotteet uutetaan ja puhdistetaan. Fermentori pestään ja steriloidaan ennen käyttöä toiseen eräviljelmään.
Eräviljelytekniikan erikoisuus on, että sitä käytetään rajoitettujen ravintoaineiden kanssa ja tietyn ajanjakson ajan. Fermentorin asennus on helppo tehdä ja käsitellä. Ympäristöolosuhteet fermentorin sisällä vaihtelevat ajan mukaan. Vaadittu lämpötila, pH-olosuhteet, sekoitus, paine jne. Pidetään kuitenkin asianmukaisesti onnistuneen tuotteen muodostumisen saavuttamiseksi.
Eräviljelytekniikkaa käytetään laajalti sekundääristen metaboliittien kuten antibioottien, pigmenttien jne. Puhdistamiseen. Tämä tekniikka ei sovellu kasvuun liittyvien primaaristen metaboliittien ja tuotteiden tuotantoon.
Kuva 01: Eräkulttuuri
Mikä on jatkuva kulttuuri?
Jatkuva viljely on toinen tekniikka, joka kasvattaa hyödyllisiä mikro-organismeja. Sen tavoitteena on ylläpitää jatkuvasti kasvavaa mikrobiviljelmää eksponentiaalisessa vaiheessa. Se voidaan saavuttaa toimittamalla jatkuvasti tuoreita ravinteita, poistamalla kertyneet jätteet ja tuotteet samalla nopeudella ja pitämällä muut olosuhteet optimaalisilla arvoilla. Se tehdään erityisessä kammiossa, jota kutsutaan kemostaatiksi, kuten kuvassa 02 on esitetty. Tuoretta väliainetta lisätään jatkuvasti toisesta päästä samalla kun aineenvaihduntatuotteita uutetaan jatkuvasti kemostaatin toisesta päästä viljelytilavuuden pitämiseksi vakiona.
Jatkuvaa viljelyä käytetään teollisuudessa, kun sitä vaaditaan uuttamaan hyödyllisiä primaarimetaboliitteja, kuten aminohappoja, orgaanisia happoja jne. Mikro-organismeista. Ensisijaisia metaboliitteja tuotetaan suurimmalla nopeudella, kun mikro-organismit ovat eksponentiaalisessa vaiheessa. Siksi jatkuvalla viljelyllä pyritään aina pitämään mikrobien biomassa lokivaiheessa. Se tapahtuu seuraamalla prosessia jatkuvasti ja ohjaamalla järjestelmää.
Kuva 02: Jatkuva viljely kemostaatissa
Mitä eroa erä- ja jatkuva kulttuuri ovat?
Erilainen artikkeli keskellä taulukkoa
Erä vs jatkuva kulttuuri |
|
| Eräviljelytekniikkaa käytetään hyödyllisten mikro-organismien viljelyyn rajoitetuissa ravintoaineissa suljetussa fermentorissa tietyn ajanjakson ajan. Mikrobien kasvu eräviljelmässä osoittaa tyypillisen mikrobikasvukäyrän, jossa voidaan tunnistaa neljä erillistä vaihetta. | Jatkuvaa viljelytekniikkaa käytetään tuottamaan hyödyllisiä mikro-organismeja ravinteiden optimaalisella tasolla avoimessa järjestelmässä, jossa ravinteita lisätään jatkuvasti ja jätteet ja tuotteet poistetaan samalla nopeudella, jotta kasvu pysyy eksponentiaalisessa vaiheessa. |
| Ravinteet | |
| Ravinteita toimitetaan kerran ennen käymisprosessin aloittamista. | Ravinteita lisätään useita kertoja (prosessin alussa ja välillä). |
| Järjestelmän tyyppi | |
| Eräkulttuuri on suljettu järjestelmä | Jatkuva kulttuuri on avoin järjestelmä. |
| Prosessin lopettaminen | |
| Eräviljelyprosessi pysäytetään tuotteen muodostumisen jälkeen. | Prosessi ei pysähdy tuotteen muodostumisen jälkeen. Tuotteen jatkuva poisto tapahtuu pysäyttämättä prosessia jatkuvassa viljelmässä. |
| Ympäristöolosuhteet | |
| Ympäristöolosuhteet eräviljelmässä eivät ole vakiot. | Ympäristöolosuhteet jatkuvan viljelmän sisällä pidetään vakiona. |
| Mikrobien kasvu | |
| Mikrobien kasvu eräkulttuurissa seuraa viive-, log- ja paikallisia vaiheita. | Mikrobien kasvu pidetään optimaalisella tasolla, mikä on eksponentiaalinen kasvuvaihe. |
| Liikevaihto | |
| Liikevaihto on alhainen, koska ravinteet ja muut olosuhteet ovat rajalliset sisällä. | Liikevaihto on korkea, koska ravinteiden ja muiden olosuhteiden optimaalinen taso säilyy. |
| Fermenteri käytetty | |
| Eräkulttuureissa käytetään suurikokoista fermentointia | Pienikokoista fermentoria käytetään jatkuvaan viljelyyn. |
| Käyttää | |
| Eräviljelykäyttöä käytetään yleisesti teollisuudessa | Jatkuvaa viljelykäyttöä käytetään vähemmän teollisuudessa. |
| Kulttuurin asetukset | |
| Eräkulttuuriasetukset on helppo tehdä ja suorittaa. | Jatkuvaa kulttuuriasetusta ei ole helppo tehdä ja suorittaa. |
| Saastuminen | |
| Kontaminaatiot ovat vähäisimmät eräviljelmissä | Kontaminaation mahdollisuus on korkea jatkuvassa viljelyssä. |
| Valvontamenetelmät | |
| Hallintamenetelmät ovat helppoja ja nopeita. | Valvontamenetelmät ovat monimutkaisia ja aikaa vieviä. |
| Soveltuvuus | |
| Eräviljely soveltuu paremmin toissijaisten metaboliittien, kuten antibioottien, tuotantoon. | Jatkuva viljely soveltuu paremmin primaaristen metaboliittien kuten aminohappojen ja orgaanisten happojen tuottamiseen. |
Yhteenveto - erä vs jatkuva kulttuuri
Eräviljely ja jatkuva viljely ovat kahden tyyppisiä tekniikoita, joita käytetään mikro-organismien viljelyyn suuressa mittakaavassa teollisiin ja muihin tarkoituksiin. Eräkulttuurissa mikro-organismeille annetaan ravinteita alussa ja kasvatetaan. Kun mikrobit käyttävät käytettävissä olevia ravintoaineita, ravintoaineet rajoittuvat tietyn ajan kuluttua. Mikro-organismit kasvavat viive-, log-, paikallaan- ja kuolemavaiheiden kautta. Fermentointiprosessi suoritetaan eräkohtaisesti eräviljelytekniikassa. Jokaisen erän jälkeen fermentori puhdistetaan ja käytetään vasta seuraavaa erää varten. Jatkuvassa viljelyssä mikro-organismeille tarjotaan jatkuvasti riittävät määrät tuoreita ravintoaineita, jotta mikrobit pysyvät aina log-faasissa mikro-organismien primaaristen metaboliittien uuttamiseksi. Jatkuvan viljelmän tilavuus pidetään vakiona lisäämällä tuoreita ravintoaineita ja poistamalla tuotteita samalla nopeudella prosessia pysäyttämättä. Eräviljelyä tarvitaan suhteellisen suuri suljettu fermentori, kun taas jatkuvaa viljelyä tarvitaan pieni avoin fermentori. Tämä on erä erän ja jatkuvan viljelyn välillä.
