ความแตกต่างที่สำคัญ – แบทช์เทียบกับวัฒนธรรมต่อเนื่อง
จุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียและเชื้อราเป็นประโยชน์อย่างมากต่ออุตสาหกรรมประเภทต่างๆ สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม จุลินทรีย์ควรปลูกในปริมาณมากในระหว่างกระบวนการหมักเพื่อสกัดผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นซึ่งเป็นผลมาจากการเผาผลาญของจุลินทรีย์ เครื่องมือพิเศษที่เรียกว่าถังหมักอุตสาหกรรมใช้ในการปลูกฝังและรักษาชีวมวลของจุลินทรีย์ เป็นภาชนะขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อให้พื้นที่และความต้องการที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และการเผาผลาญ วัฒนธรรมการหมักทางอุตสาหกรรมมีสองประเภทที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมที่ชื่อว่าวัฒนธรรมแบบกลุ่มและวัฒนธรรมแบบต่อเนื่องความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มและการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องคือการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มเป็นเทคนิคที่ใช้ในการปลูกจุลินทรีย์ภายใต้ความพร้อมของสารอาหารในระบบปิดที่จำกัด ในขณะที่การเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องเป็นเทคนิคที่ใช้ในการปลูกจุลินทรีย์ภายใต้การจัดหาสารอาหารที่เหมาะสมและต่อเนื่องในระบบเปิดใน อุตสาหกรรม
วัฒนธรรมแบทช์คืออะไร
วัฒนธรรมแบทช์เป็นเทคนิคที่เลี้ยงจุลินทรีย์ในระบบปิดซึ่งมีสารอาหารในปริมาณที่จำกัดในตอนเริ่มต้น นี่เป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์โดยใช้จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและเชื้อรา จุลินทรีย์ที่เติบโตในถังหมักหมักสารอาหาร การหมักเป็นกระบวนการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตให้เป็นแอลกอฮอล์และกรดโดยจุลินทรีย์ภายใต้สภาวะที่ไม่เป็นพิษ ในเทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบแบตช์ สารอาหารจะถูกจัดเตรียมไว้ตั้งแต่เริ่มต้น และจุลินทรีย์เฉพาะนั้นจะถูกฉีดเข้าไปในถังหมัก ถังหมักปิดและเก็บอุณหภูมิและ pH เพื่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จุลินทรีย์เติบโตภายในและใช้สารอาหารที่ให้มาและสภาวะอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป สารอาหารจะถูกจำกัดและสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงภายในถังหมัก ดังนั้น การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะแสดงสี่ระยะที่แตกต่างกัน เช่น ระยะแล็ก ระยะล็อก ระยะหยุดนิ่ง และระยะการตาย เมื่อสิ้นสุดการหมัก กระบวนการจะหยุดและสกัดผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์และทำให้บริสุทธิ์ ถังหมักจะถูกล้างและฆ่าเชื้อก่อนนำไปใช้สำหรับการเพาะเลี้ยงแบบอื่น
ความพิเศษของเทคนิคการเพาะแบบกลุ่มคือ ดำเนินการภายใต้สารอาหารในปริมาณที่จำกัดและเป็นระยะเวลาหนึ่ง การตั้งค่าถังหมักทำและจัดการได้ง่าย สภาวะแวดล้อมภายในถังหมักจะแปรผันตามเวลา อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิที่ต้องการ สภาวะ pH การกวน แรงดัน ฯลฯ จะต้องได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสมเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์สำเร็จ
เทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้สารทุติยภูมิทุติยภูมิบริสุทธิ์ เช่น ยาปฏิชีวนะ เม็ดสี ฯลฯ เทคนิคนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตเมแทบอไลต์หลักและผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโต
รูปที่ 01: วัฒนธรรมแบทช์
วัฒนธรรมต่อเนื่องคืออะไร
การเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องเป็นอีกเทคนิคหนึ่งที่ช่วยเพาะจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ มีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาวัฒนธรรมจุลินทรีย์ที่กำลังเติบโตอย่างต่อเนื่องในระยะเลขชี้กำลัง สามารถทำได้โดยการจัดหาสารอาหารที่สดใหม่อย่างต่อเนื่อง กำจัดของเสียสะสมและผลิตภัณฑ์ในอัตราเดียวกัน และรักษาสภาวะอื่นๆ ให้มีค่าสูงสุด ทำภายในห้องพิเศษที่เรียกว่าคีโมสแตท ดังแสดงในรูปที่ 02 สื่อสดจะถูกเติมอย่างต่อเนื่องจากปลายด้านหนึ่ง ในขณะที่ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมจะถูกสกัดอย่างต่อเนื่องจากปลายอีกด้านของคีโมสแตทเพื่อรักษาปริมาณการเพาะเลี้ยงให้อยู่ในระดับคงที่
วัฒนธรรมที่ต่อเนื่องถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเมื่อจำเป็นต้องแยกสารหลักที่เป็นประโยชน์ เช่น กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ ฯลฯจากจุลินทรีย์ เมแทบอไลต์ปฐมภูมิถูกผลิตขึ้นในอัตราสูงสุดเมื่อจุลินทรีย์อยู่ในระยะเลขชี้กำลัง ดังนั้นการเพาะเลี้ยงอย่างต่อเนื่องจึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาชีวมวลของจุลินทรีย์ที่ระยะบันทึก ทำได้โดยการเฝ้าติดตามกระบวนการอย่างต่อเนื่องและควบคุมระบบ
รูปที่ 02: วัฒนธรรมต่อเนื่องในคีโมสแตท
แบตช์และวัฒนธรรมต่อเนื่องต่างกันอย่างไร
แบทช์เทียบกับวัฒนธรรมต่อเนื่อง |
|
| เทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มใช้เพื่อเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ภายใต้สารอาหารในปริมาณที่จำกัดในถังหมักแบบปิดในช่วงเวลาหนึ่ง การเติบโตของจุลินทรีย์ในการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มแสดงกราฟการเติบโตของจุลินทรีย์ทั่วไป ซึ่งสามารถระบุระยะที่แตกต่างกันสี่ระยะ | เทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องเพื่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ภายใต้ระดับสารอาหารที่เหมาะสมที่สุดในระบบเปิดซึ่งมีการเติมสารอาหารอย่างต่อเนื่องและของเสียและผลิตภัณฑ์จะถูกลบออกในอัตราเดียวกันเพื่อให้การเจริญเติบโตในระยะชี้แจง |
| สารอาหาร | |
| สารอาหารถูกป้อนหนึ่งครั้งก่อนเริ่มกระบวนการหมัก | สารอาหารถูกเติมหลายครั้ง (ตอนเริ่มต้นและระหว่างกระบวนการ) |
| ประเภทระบบ | |
| วัฒนธรรมแบทช์เป็นระบบปิด | วัฒนธรรมต่อเนื่องเป็นระบบเปิด |
| ยุติกระบวนการ | |
| กระบวนการเพาะเลี้ยงแบบแบตช์หยุดลงหลังจากสร้างผลิตภัณฑ์แล้ว | กระบวนการนี้ไม่หยุดแม้ว่าผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างขึ้น นำผลิตภัณฑ์ออกอย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุดกระบวนการในการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง |
| สภาพแวดล้อม | |
| สภาพแวดล้อมภายในชุดวัฒนธรรมไม่คงที่ | สภาพแวดล้อมภายในวัฒนธรรมต่อเนื่องจะคงระดับคงที่ |
| การเติบโตของจุลินทรีย์ | |
| การเติบโตของจุลินทรีย์ในวัฒนธรรมแบบกลุ่มจะเป็นไปตามระยะแล็ก บันทึก และหยุดนิ่ง | การเติบโตของจุลินทรีย์จะคงอยู่ในระดับที่เหมาะสมซึ่งเป็นระยะการเจริญเติบโตแบบทวีคูณ |
| อัตราการหมุนเวียน | |
| อัตราการหมุนเวียนต่ำเนื่องจากสารอาหารและเงื่อนไขอื่น ๆ ภายในมีจำกัด | อัตราการหมุนเวียนสูงเนื่องจากรักษาระดับสารอาหารที่เหมาะสมและสภาวะอื่นๆ |
| ถังหมักใช้แล้ว | |
| ถังหมักขนาดใหญ่ใช้สำหรับเพาะเชื้อ | ถังหมักขนาดเล็กใช้สำหรับเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง |
| ใช้ | |
| การหมักแบบแบตช์มักใช้ในอุตสาหกรรม | การหมักแบบต่อเนื่องของวัฒนธรรมใช้ในอุตสาหกรรมน้อยลง |
| การตั้งค่าวัฒนธรรม | |
| การตั้งค่าวัฒนธรรมแบบกลุ่มนั้นง่ายต่อการสร้างและเรียกใช้ | การสร้างและใช้งานวัฒนธรรมอย่างต่อเนื่องไม่ใช่เรื่องง่าย |
| สิ่งปนเปื้อน | |
| การปนเปื้อนขั้นต่ำในวัฒนธรรมแบบกลุ่ม | วัฒนธรรมต่อเนื่องมีโอกาสปนเปื้อนสูง |
| วิธีการควบคุม | |
| วิธีการควบคุมทำได้ง่ายและรวดเร็ว | วิธีการควบคุมนั้นซับซ้อนและใช้เวลานาน |
| ความเหมาะสม | |
| วัฒนธรรมแบบกลุ่มเหมาะสำหรับการผลิตเมตาโบไลต์ทุติยภูมิ เช่น ยาปฏิชีวนะมากกว่า | วัฒนธรรมต่อเนื่องเหมาะสำหรับการผลิตเมแทบอไลต์หลัก เช่น กรดอะมิโนและกรดอินทรีย์ |
สรุป – แบทช์เทียบกับวัฒนธรรมต่อเนื่อง
การเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มและการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องเป็นเทคนิคสองประเภทที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในวงกว้างสำหรับอุตสาหกรรมและเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ ในการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่ม จุลินทรีย์จะได้รับสารอาหารตั้งแต่เริ่มต้นและเติบโตเมื่อจุลินทรีย์ใช้ประโยชน์จากสารอาหารที่มีอยู่ สารอาหารจะถูกจำกัดหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง จุลินทรีย์เติบโตผ่านระยะแล็ก ท่อนซุง อยู่กับที่ และระยะการตาย กระบวนการหมักจะดำเนินการตามแบทช์ในเทคนิคการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่ม หลังจากแต่ละชุดและทุกชุดแล้ว ถังหมักจะถูกทำความสะอาดและนำไปใช้ใหม่สำหรับชุดถัดไป ในการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง จุลินทรีย์จะได้รับสารอาหารสดในระดับที่เพียงพออย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาจุลินทรีย์ที่ระยะล็อกเพื่อสกัดสารเมแทบอไลต์หลักของจุลินทรีย์ ปริมาณของการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องจะรักษาไว้ที่ค่าคงที่โดยการเพิ่มสารอาหารที่สดใหม่และการกำจัดผลิตภัณฑ์ในอัตราเดียวกันโดยไม่หยุดกระบวนการ จำเป็นต้องมีการเพาะเลี้ยงแบบกลุ่มโดยเปรียบเทียบกับถังหมักแบบปิดขนาดใหญ่ ในขณะที่การเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่องจำเป็นต้องใช้เครื่องหมักแบบเปิดขนาดเล็ก นี่คือความแตกต่างระหว่างชุดและวัฒนธรรมแบบต่อเนื่อง