Peamine erinevus - partii vs pidev kultuur
Mikroorganismid, nagu bakterid ja seened, on erinevat tüüpi tööstustele väga kasulikud. Tööstuslikuks kasutamiseks tuleks mikroorganisme fermenteerimisprotsessi käigus massiliselt kasvatada, et eraldada mikroobide ainevahetusest vajalikud tooted. Mikroobse biomassi kasvatamiseks ja säilitamiseks kasutatakse spetsiaalset aparaati, mida nimetatakse tööstuslikuks fermenteerimiseks. See on suur anum, mis on loodud pakkuma ruumi ja vajalikke nõudeid mikroobide kasvu ja ainevahetuse jaoks. Tööstuses on kahte tüüpi tööstuslikke käärituskultuure, mida nimetatakse partiikultuuriks ja pidevkultuuriks. Peamine erinevus partiikultuuri ja pideva kultuuri vahel on see, et partiikultuur on meetod, mida kasutatakse mikroorganismide kasvatamiseks piiratud toitainete kättesaadavuse korral suletud süsteemis, samal ajal kui pidev kultuur on meetod, mida kasutatakse mikroorganismide kasvatamiseks optimaalse ja pideva toitainetega varustatuse korral avatud süsteemis tööstusharudes.
SISU
1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on partiikultuur
3. Mis on pidev kultuur
4. Võrdlus kõrvuti - partii vs pidev kultuur
5. Kokkuvõte
Mis on partiikultuur?
Partiikultuur on tehnika, mis kasvatab mikroorganisme suletud süsteemis, kus alguses tarnitakse piiratud koguses toitaineid. See on tööstuses levinum tehnika kasulike toodete valmistamiseks, kasutades selliseid mikroorganisme nagu bakterid ja seened. Fermentaatoris kasvav mikrob fermenteerib toitaineid. Fermentatsioon on anorgaanilistes tingimustes mikroorganismide toimel süsivesikute lagundamine alkoholiteks ja hapeteks. Partiikultuuri tehnikas pakutakse alguses toitaineid ja konkreetne mikroorganism inokuleeritakse fermenterisse. Fermentaator on suletud ning mikroorganismide kasvu jaoks hoitakse temperatuuri ja pH-d. Mikroorganism kasvab seestpoolt ning kasutab ära antud toitained ja muud tingimused. Ajaga,toitained muutuvad piiratuks ja keskkonnatingimused muutuvad fermenteris. Seega näitab mikroobide kasv nelja erinevat etappi nagu lag-faas, log-faas, statsionaarne faas ja surmafaas. Fermentatsiooni lõpus protsess peatatakse ning kasulikud tooted ekstraheeritakse ja puhastatakse. Fermentaator pestakse ja steriliseeritakse enne teise partiikultuuri kasutamist.
Partiikultuuride tehnika eripära on see, et seda kasutatakse piiratud koguses toitaineid ja teatud aja jooksul. Fermenteri seadistust on lihtne teha ja käsitseda. Fermentaatori keskkonnatingimused on aja jooksul erinevad. Kuid toote edukaks moodustamiseks hoitakse nõuetekohaselt vajalikku temperatuuri, pH-tingimusi, segamist, rõhku jne.
Partiikultuuri tehnikat kasutatakse laialdaselt sekundaarsete metaboliitide, näiteks antibiootikumide, pigmentide jms puhastamiseks. See meetod ei sobi primaarsete metaboliitide ja kasvuga seotud toodete tootmiseks.
Joonis 01: Partiikultuur
Mis on pidev kultuur?
Pidev kultiveerimine on teine kasulik mikroorganisme kasvatav tehnika. Selle eesmärk on säilitada eksponentsiaalses faasis pidevalt kasvavat mikroobikultuuri. Seda on võimalik saavutada, tarnides pidevalt värskeid toitaineid, eemaldades kogunenud jäätmed ja tooted sama kiirusega ning hoides muid tingimusi optimaalsete väärtuste juures. Seda tehakse spetsiaalses kambris, mida nimetatakse kemostaadiks, nagu on näidatud joonisel 02. Värsket keskkonda lisatakse pidevalt ühest otsast, samal ajal kui metaboolseid saadusi ekstraheeritakse kemostaadi teisest otsast pidevalt, et hoida kultuuri maht konstantsel tasemel.
Pidevat kultuuri kasutatakse tööstuses, kui see on vajalik mikroorganismidest kasulike primaarsete metaboliitide, näiteks aminohapete, orgaaniliste hapete jms eraldamiseks. Primaarseid metaboliite toodetakse kõige kiiremini, kui mikroorganismid on nende eksponentsiaalses faasis. Seega on pideva kultiveerimise eesmärk alati säilitada mikroobide biomass logi faasis. Seda tehakse protsessi pidevalt jälgides ja süsteemi juhtides.
Joonis 02: Pidev kultiveerimine kemostaadis
Mis vahe on partii- ja pidevkultuuril?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Partii vs pidev kultuur |
|
| Partiikultuuri tehnikat kasutatakse kasulike mikroorganismide kasvatamiseks piiratud koguses toitainetes suletud fermenteris teatud aja jooksul. Mikroobide kasv partiikultuuris näitab tüüpilist mikroobide kasvukõverat, milles saab tuvastada neli erinevat faasi. | Pideva kultiveerimise tehnikat kasutatakse kasulike mikroorganismide kasvatamiseks toitainete optimaalse taseme juures avatud süsteemis, kus toitaineid lisatakse pidevalt ning jäätmed ja tooted eemaldatakse sama kiirusega, et hoida kasvu eksponentsiaalses faasis. |
| Toitained | |
| Enne kääritamisprotsessi alustamist tarnitakse toitaineid üks kord. | Toitaineid lisatakse mitu korda (protsessi alguses ja vahepeal). |
| Süsteemi tüüp | |
| Partiikultuur on suletud süsteem | Pidev kultuur on avatud süsteem. |
| Protsessi lõpetamine | |
| Pärast toote moodustumist peatatakse partiikultuuri protsess. | Protsessi ei peatata toote moodustumise ajal. Produkti pidev eemaldamine toimub protsessi pidevas kultuuris peatamata. |
| Keskkonnatingimused | |
| Keskkondlikud tingimused partiikultuuris ei ole konstantsed. | Keskkonnatingimused pideva kultuuri sees hoitakse konstantsel tasemel. |
| Mikroobide kasv | |
| Mikroobide kasv partiikultuuris järgib lag-, log- ja statsionaarset faasi. | Mikroobide kasvu hoitakse optimaalsel tasemel, mis on eksponentsiaalne kasvuetapp. |
| Käibe määr | |
| Käibe määr on madal, kuna toitained ja muud tingimused on seest piiratud. | Käibe määr on kõrge, kuna toitainete ja muude tingimuste optimaalne tase on säilinud. |
| Fermenter Kasutatud | |
| Partiikultuuride jaoks kasutatakse suurt fermentaatorit | Pideva kultiveerimise jaoks kasutatakse väikese suurusega kääritit. |
| Kasutage | |
| Tööstuses kasutatakse tavaliselt partiikultuuri kääritamist | Pidevat kultuuri kääritamist kasutatakse tööstustes vähem. |
| Kultuuri seadistamine | |
| Pakkikultuuri seadistamist on lihtne teha ja käivitada. | Kultuuri pidevat seadistamist pole lihtne teha ja käivitada. |
| Saastumine | |
| Saastumine on partiikultuurides minimaalne | Saastumise võimalus on pidevas kultuuris suur. |
| Kontrollimeetodid | |
| Juhtimismeetodid on lihtsad ja kiired. | Kontrollimeetodid on keerulised ja aeganõudvad. |
| Sobivus | |
| Partiikultuur sobib sekundaarsete metaboliitide, näiteks antibiootikumide tootmiseks. | Pidev kultiveerimine sobib rohkem primaarsete metaboliitide, näiteks aminohapete ja orgaaniliste hapete tootmiseks. |
Kokkuvõte - partii vs pidev kultuur
Partiikultuur ja pidevkultuur on kahte tüüpi tehnikaid, mida kasutatakse mikroorganismide ulatuslikuks kultiveerimiseks tööstuslikel ja muudel eesmärkidel. Partiikultuuris varustatakse mikroorganismid alguses toitainetega ja kasvatatakse. Kui mikroobid kasutavad olemasolevaid toitaineid, muutuvad toitained teatud aja möödudes piiratud. Mikroorganismid kasvavad lag-, log-, statsionaarse ja surmafaasi kaudu. Fermentatsiooniprotsess viiakse läbi partiikult kultiveerimise tehnikas. Pärast igat partiid puhastatakse fermenter ja kasutatakse värskelt järgmise partii jaoks. Pidevas kultuuris varustatakse mikroorganisme pidevalt piisaval hulgal värskete toitainetega, et mikroobid saaksid logaritmilises faasis alati mikroorganismide primaarsete metaboliitide eraldamiseks. Pideva kultuuri maht hoitakse konstantsel tasemel, lisades värskeid toitaineid ja eemaldades tooteid sama kiirusega ilma protsessi peatamata. Partiikultuuri on vaja suhteliselt suurt suletud fermentorit, samal ajal kui pidevat kultuuri on vaja väikest avatud fermentorit. See on erinevus partii ja pideva kultuuri vahel.
