Sleutelverskil – Batch vs Continuous Culture
Mikro-organismes soos bakterieë en swamme is baie voordelig vir verskeie soorte nywerhede. Vir industriële gebruik moet mikroörganismes op groot skaal gekweek word tydens die fermentasieproses om die nodige produkte wat uit die mikrobiese metabolisme voortspruit, te onttrek. 'n Spesiale apparaat genaamd industriële fermenteerder word gebruik om mikrobiese biomassa te kweek en in stand te hou. Dit is 'n groot vaartuig wat ontwerp is om ruimte en nodige vereistes vir mikrobiese groei en metabolisme te voorsien. Daar is twee tipes industriële fermentasiekulture wat algemeen aangeneem word in nywerhede genaamd bondelkultuur en deurlopende kultuur. Die sleutelverskil tussen bondelkultuur en deurlopende kultuur is dat bondelkultuur 'n tegniek is wat gebruik word om mikroörganismes onder beperkte beskikbaarheid van voedingstowwe in 'n geslote sisteem te kweek, terwyl kontinue kultuur 'n tegniek is wat gebruik word om mikroörganismes te kweek onder optimale en voortdurende voorsiening van voedingstowwe in 'n oop sisteem in nywerhede.
Wat is 'n bondelkultuur?
Joernaalkultuur is 'n tegniek wat mikro-organismes in 'n geslote sisteem kweek waar 'n beperkte hoeveelheid voedingstowwe aan die begin voorsien word. Dit is die algemeenste tegniek wat in nywerhede gebruik word om nuttige produkte te maak deur mikroörganismes soos bakterieë en swamme te gebruik. Mikrobe wat in die fermenteerder groei, fermenteer die voedingstowwe. Fermentasie is 'n afbreekproses van koolhidrate in alkohole en sure deur mikroörganismes onder anoksiese toestande. In bondelkultuurtegniek word voedingstowwe aan die begin verskaf en die spesifieke mikro-organisme word in die fermenteerder geënt. Die fermenteerder word toegemaak en die temperatuur en pH word gehandhaaf vir die groei van mikroörganismes. Mikro-organismes groei binne en benut die verskafde voedingstowwe en ander toestande. Met verloop van tyd word voedingstowwe beperk en die omgewingstoestande verander binne die fermenteerder. Gevolglik toon mikrobiese groei verskillende vier stadiums soos vertragingsfase, logfase, stilstaande fase en doodsfase. Aan die einde van die fermentasie word die proses gestaak en nuttige produkte word onttrek en gesuiwer. Die fermenteerder word gewas en gesteriliseer voordat dit vir 'n ander bondelkultuur gebruik word.
Die spesialiteit van die bondelkultuurtegniek is dat dit onder beperkte hoeveelhede voedingstowwe en vir 'n sekere tydperk uitgevoer word. Die fermenteerder-opstelling is maklik om te maak en te hanteer. Omgewingstoestande binne die fermenteerder wissel met tyd. Die vereiste temperatuur, pH-toestande, roering, druk, ens. word egter behoorlik gehandhaaf om suksesvolle produkvorming te bereik.
Joernaalkultuurtegniek word wyd gebruik vir die suiwering van sekondêre metaboliete soos antibiotika, pigmente, ens. Hierdie tegniek is nie geskik vir die produksie van primêre metaboliete en produkte wat met groei geassosieer word nie.
Figuur 01: Batch Culture
Wat is 'n deurlopende kultuur?
Deurlopende kultuur is nog 'n tegniek wat nuttige mikro-organismes kweek. Dit het ten doel om 'n voortdurend groeiende mikrobiese kultuur in eksponensiële fase te handhaaf. Dit kan bereik word deur voortdurend vars voedingstowwe te verskaf, opgehoopte afval en produkte teen dieselfde tempo te verwyder en ander toestande op die optimale waardes te hou. Dit word binne 'n spesiale kamer genaamd chemostaat gedoen soos getoon in figuur 02. Vars medium word deurlopend vanaf die een kant bygevoeg terwyl metaboliese produkte voortdurend uit die ander kant van die chemostaat onttrek word om die kultuurvolume op 'n konstante vlak te hou.
Deurlopende kultuur word in nywerhede gebruik wanneer dit nodig is om nuttige primêre metaboliete soos aminosure, organiese sure, ens.van die mikro-organismes. Primêre metaboliete word teen die hoogste tempo geproduseer wanneer die mikroörganismes in hul eksponensiële fase is. Daarom poog deurlopende kultuur altyd om die mikrobiese biomassa in die logfase te handhaaf. Dit word gedoen deur die proses voortdurend te monitor en die stelsel te beheer.
Figuur 02: Deurlopende kultuur in Chemostaat
Wat is die verskil tussen Batch en Continuous Culture?
Batch vs Continuous Culture |
|
| Joernaalkultuurtegniek word gebruik om voordelige mikroörganismes onder beperkte hoeveelhede voedingstowwe in 'n geslote fermenteerder vir 'n sekere tydperk te kweek. Mikrobiese groei binne die bondelkultuur toon 'n tipiese mikrobiese groeikurwe waarin vier verskillende fases geïdentifiseer kan word. | Deurlopende kultuurtegniek word gebruik om voordelige mikroörganismes onder optimale vlak van voedingstowwe te kweek in 'n oop sisteem waarin voedingstowwe voortdurend bygevoeg word en afval en produkte teen dieselfde tempo verwyder word om die groei in 'n eksponensiële fase te hou. |
| Nutrients | |
| Voedingstowwe word een keer verskaf voordat die fermentasieproses begin word. | Voedingstowwe word baie keer bygevoeg (met die aanvang en tussen die proses). |
| Tipe stelsel | |
| Joernaalkultuur is 'n geslote stelsel | Deurlopende kultuur is 'n oop sisteem. |
| Beëindiging van proses | |
| Die proses van die bondelkultuur word gestop nadat die produk gevorm is. | Die proses word nie gestop al word die produk gevorm nie. Deurlopende verwydering van die produk word gedoen sonder om die proses in deurlopende kultuur te stop. |
| Omgewingsvoorwaardes | |
| Die omgewingstoestande binne die bondelkultuur is nie konstant nie. | Die omgewingstoestande binne die deurlopende kultuur word op konstante vlak gehandhaaf. |
| Mikrobiese Groei | |
| Mikrobiese groei binne die bondelkultuur volg vertraging, log en stilstaande fases. | Mikrobiese groei word op optimum vlak gehandhaaf, wat 'n eksponensiële groeistadium is. |
| Omsetkoers | |
| Omsetkoers is laag aangesien die voedingstowwe en ander toestande binne beperk is. | Omsetkoers is hoog aangesien die optimum vlakke van voedingstowwe en ander toestande gehandhaaf word. |
| Fermenteerder gebruik | |
| 'n Groot grootte fermenteerder word vir bondelkulture gebruik | 'n Klein grootte fermenteerder word gebruik vir deurlopende kultuur. |
| Gebruik | |
| Joernaalkultuurfermentasie word algemeen in nywerhede gebruik | Deurlopende kultuurfermentasie word minder in nywerhede gebruik. |
| Kultuuropstelling | |
| Joernaalkultuuropstelling is maklik om te maak en te laat loop. | Deurlopende kultuuropstelling is nie maklik om te maak en te bedryf nie. |
| Contamination | |
| Besoedeling is minimum in groepkulture | Besoedelingskans is groot in deurlopende kultuur. |
| Beheermetodes | |
| Beheermetodes is maklik en vinnig. | Beheermetodes is ingewikkeld en tydrowend. |
| Geskiktheid | |
| Joernaalkultuur is meer geskik vir die produksie van sekondêre metaboliete soos antibiotika. | Deurlopende kultuur is meer geskik vir die produksie van primêre metaboliete soos aminosure en organiese sure. |
Opsomming – Batch vs Continuous Culture
Joernaalkultuur en deurlopende kultuur is twee tipes tegnieke wat gebruik word om mikroörganismes op groot skaal vir industriële en ander doeleindes te kweek. In bondelkultuur word mikroörganismes aan die begin van voedingstowwe voorsien en gegroei. Wanneer mikrobes die beskikbare voedingstowwe benut, word voedingstowwe na 'n sekere tydperk beperk. Mikroörganismes groei via vertragings-, log-, stilstaande- en doodsfases. Die fermentasieproses word bondelgewys in bondelkultuurtegniek uitgevoer. Na elke bondel word fermenteerder skoongemaak en vars gebruik vir die volgende bondel. In deurlopende kultuur word mikroörganismes voorsien van voldoende vlakke van vars voedingstowwe om voortdurend die mikrobes in logfase te hou om primêre metaboliete van die mikroörganismes te onttrek. Die volume van die kontinue kultuur word op 'n konstante waarde gehandhaaf deur vars voedingstowwe by te voeg en produkte teen dieselfde tempo te verwyder sonder om die proses te stop. Batch-kultuur is relatief 'n groot geslote fermenteerder nodig, terwyl kontinue kultuur 'n klein oop fermentor benodig word. Dit is die verskil tussen bondel- en deurlopende kultuur.
