Perbezaan Antara Kumpulan dan Budaya Berterusan

Perbezaan Utama - Batch vs Culture Berterusan
 

Mikroorganisma seperti bakteria dan kulat sangat berfaedah kepada pelbagai jenis industri. Untuk kegunaan perindustrian, mikroorganisma perlu ditanam secara besar-besaran semasa proses penapaian untuk mengekstrak produk yang diperlukan akibat metabolisme mikrob. Alat khas yang dipanggil fermenter industri digunakan untuk memupuk dan mengekalkan biomassa mikroba. Ia adalah sebuah kapal besar yang direka untuk menyediakan ruang dan keperluan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan metabolisme mikrob. Terdapat dua jenis budaya penapaian industri yang lazimnya digunakan dalam industri yang diberi nama budaya kumpulan dan budaya berterusan. Perbezaan utama antara budaya kumpulan dan budaya berterusan ialah budaya kumpulan adalah teknik yang digunakan untuk menanam mikroorganisma di bawah ketersediaan nutrien terhad dalam sistem tertutup sementara budaya berterusan adalah teknik yang digunakan untuk menanam mikroorganisma di bawah bekalan nutrien yang optimum dan berterusan dalam sistem terbuka dalam industri.

KANDUNGAN
1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apa itu Budaya Batch
3. Apakah Budaya Berterusan?
4. Side by Side Perbandingan - Batch vs Culture Berterusan
5. Ringkasan

Apa itu Budaya Batch?

Budaya kumpulan adalah teknik yang menanam mikroorganisma dalam sistem tertutup di mana jumlah nutrien yang terhad dibekalkan pada mulanya. Ini adalah teknik yang paling lazim digunakan dalam industri untuk menghasilkan produk yang berguna menggunakan mikroorganisma seperti bakteria dan kulat. Mikroba yang tumbuh di fermenter menanam nutrien. Fermentasi adalah proses pemecahan karbohidrat menjadi alkohol dan asid oleh mikroorganisma di bawah keadaan anoksik. Teknik kebudayaan kumpulan, nutrien disediakan pada permulaan dan mikroorganisma tertentu disuntik ke dalam fermenter. Fermenter ditutup dan suhu dan pH dikekalkan untuk pertumbuhan mikroorganisma. Mikroorganisma tumbuh di dalam dan menggunakan nutrien yang disediakan dan keadaan lain. Dengan masa, nutrien menjadi terhad dan keadaan persekitaran berubah dalam fermenter. Oleh itu, pertumbuhan mikroba menunjukkan empat peringkat yang berbeza seperti fasa lag, fasa log, fasa pegun, dan fasa kematian. Pada penghujung penapaian, proses itu dihentikan dan produk yang berguna diekstrak dan disucikan. Fermenter dibasuh dan disterilkan sebelum digunakan untuk budaya kumpulan lain.

Keistimewaan teknik kultur kumpulan adalah, ini dijalankan di bawah jumlah nutrien yang terhad dan untuk tempoh masa tertentu. Persediaan fermenter mudah dibuat dan ditangani. Kondisi alam sekitar di dalam fermenter berbeza dengan masa. Walau bagaimanapun, suhu yang diperlukan, keadaan pH, kacau, tekanan, dan lain-lain dikekalkan dengan baik untuk mencapai pembentukan produk yang berjaya.

Teknik kultur kumpulan digunakan secara meluas untuk pemurnian metabolit sekunder seperti antibiotik, pigmen, dan lain-lain. Teknik ini tidak sesuai untuk pengeluaran metabolit utama dan produk yang dikaitkan dengan pertumbuhan.

Rajah 01: Budaya Kumpulan

Apakah Budaya Berterusan??

Budaya berterusan adalah satu lagi teknik yang menanam mikroorganisma yang berguna. Ia bertujuan untuk mengekalkan budaya mikroba secara berterusan pada fasa eksponen. Ia boleh dicapai dengan membekalkan nutrien segar secara berterusan, mengeluarkan sisa dan produk terkumpul pada kadar yang sama dan mengekalkan keadaan lain pada nilai optimum. Ia dilakukan di dalam ruang khas yang disebut chemostat seperti yang ditunjukkan dalam angka 02. Medium segar ditambah secara berterusan dari satu hujung manakala produk metabolik terus diekstrak daripada hujung chemostat untuk mengekalkan jumlah kultur pada tahap yang berterusan.

Budaya berterusan digunakan dalam industri apabila diperlukan untuk mengekstrak metabolit utama yang berguna seperti asid amino, asid organik, dan lain-lain dari mikroorganisma. Metabolit utama dihasilkan pada kadar tertinggi apabila mikroorganisma berada pada fasa eksponen mereka. Oleh itu, budaya berterusan sentiasa bertujuan mengekalkan biomassa mikroba pada fasa log. Ia dilakukan dengan memantau proses secara berterusan dan mengawal sistem.

Rajah 02: Budaya Berterusan dalam Chemostat

Apakah perbezaan di antara Kumpulan dan Budaya Berterusan?

Batch vs Culture Berterusan
Teknik kultur batch digunakan untuk memupuk mikroorganisma yang berfaedah di bawah jumlah nutrien terhad dalam fermenter tertutup untuk tempoh masa tertentu. Pertumbuhan mikrob di dalam budaya kumpulan menunjukkan keluk pertumbuhan mikrobiologi tipikal di mana empat fasa yang berbeza dapat dikenalpasti.	Teknik kebudayaan berterusan digunakan untuk mengembangkan mikroorganisma yang berfaedah di bawah tahap nutrien yang optimum dalam sistem terbuka di mana nutrien ditambah secara berterusan dan sisa dan produk dikeluarkan pada kadar yang sama untuk mengekalkan pertumbuhan pada fasa eksponen.
Nutrien
Nutrien dibekalkan sekali sebelum memulakan proses penapaian.	Nutrien ditambah banyak kali (bermula dan di antara proses).
Jenis Sistem
Budaya kumpulan adalah sistem tertutup	Budaya berterusan adalah sistem terbuka.
Penamatan Proses
Proses budaya kumpulan dihentikan setelah produk dibentuk.	Proses ini tidak berhenti walaupun produk terbentuk. Penyingkiran berterusan produk dilakukan tanpa menghentikan proses dalam budaya berterusan.
Keadaan persekitaran
Keadaan persekitaran di dalam budaya kumpulan tidak konstan.	Keadaan persekitaran di dalam budaya berterusan dikekalkan pada tahap yang tetap.
Pertumbuhan mikrob
Pertumbuhan mikrob di dalam budaya kumpulan mengikuti lag, log dan fasa pegun.	Pertumbuhan mikrob dikekalkan pada tahap optimum yang merupakan tahap pertumbuhan eksponen.
Kadar pusing ganti
Kadar pusing ganti adalah rendah kerana nutrien dan keadaan lain adalah terhad di dalamnya.	Kadar pusing ganti adalah tinggi kerana paras nutrien yang optimum dan keadaan lain dikekalkan.
Fermenter Digunakan
Fermenter saiz besar digunakan untuk budaya kelompok	Pengukuran saiz kecil digunakan untuk budaya berterusan.
Guna
Penapaian budaya kumpulan biasanya digunakan dalam industri	Penapaian budaya berterusan kurang digunakan dalam industri.
Persediaan Kebudayaan
Persediaan budaya kumpulan mudah dibuat dan dijalankan.	Persediaan budaya berterusan tidak mudah dibuat dan dijalankan.
Pencemaran
Pencemaran adalah minimum dalam budaya kumpulan	Kemungkinan pencemaran tinggi dalam budaya yang berterusan.
Kaedah Mengawal
Kaedah kawalan mudah dan cepat.	Kaedah kawalan adalah rumit dan memakan masa.
Kesesuaian
Budaya kumpulan lebih sesuai untuk pengeluaran metabolit sekunder seperti antibiotik.	Kebiasaan berterusan lebih sesuai untuk pengeluaran metabolit utama seperti asid amino dan asid organik.

Ringkasan - Batch vs Culture Berterusan

Budaya kumpulan dan budaya berterusan adalah dua jenis teknik yang digunakan untuk memupuk mikroorganisma secara besar-besaran untuk kegunaan perindustrian dan lain-lain. Dalam budaya kumpulan, mikroorganisma disediakan dengan nutrien pada permulaan dan berkembang. Apabila mikrob menggunakan nutrien yang ada, nutrien menjadi terhad selepas tempoh masa tertentu. Mikroorganisma tumbuh melalui lag, log, fasa pegun dan mati. Proses penapaian dijalankan dengan teknik batch-wise. Selepas setiap batch, fermenter dibersihkan dan digunakan baru untuk batch seterusnya. Dalam budaya yang berterusan, mikroorganisma disediakan dengan tahap nutrien segar yang mencukupi untuk sentiasa mengekalkan mikrob pada fasa log untuk mengeluarkan metabolit utama mikroorganisma. Jumlah budaya berterusan dikekalkan pada nilai malar dengan menambah nutrien segar dan mengeluarkan produk pada kadar yang sama tanpa menghentikan proses tersebut. Kebudayaan kumpulan diperlukan secara relatif sebagai penangkap tertutup yang besar sementara budaya yang berterusan diperlukan fermenter terbuka yang kecil. Ini adalah perbezaan antara batch dan budaya berterusan.

Rujukan
1. Dionisis I. Foustoukos. "Sistem Kebudayaan Berterusan untuk Menilai Aktiviti Mikrob di Piezosphere." Mikrobiologi Gunaan dan Alam Sekitar. N.p., 01 Okt 2015. Web. 13 Mei 2017
2. Edward Robertson -. "Pertumbuhan bakteria: Batch vs Continuous." Biogest. N.p., n.d. Web. 13 Mei 2017. .

Image Courtesy:
1. "Diagram Kapal Chemostat" Oleh CGraham2332 - Kerja sendiri (CC BY-SA 4.0) melalui Wikimedia Commons
2. "The Small Fermenting Tanks" oleh Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) melalui Geograph.UK