הבדל מפתח - תרבות אצווה לעומת תרבות מתמשכת
מיקרואורגניזמים כמו חיידקים ופטריות מועילים מאוד לסוגים שונים של תעשיות. לשימוש תעשייתי, יש לגדל מיקרואורגניזמים בקנה מידה גדול במהלך תהליך התסיסה על מנת להפיק את המוצרים הדרושים הנובעים מחילוף החומרים המיקרוביאלי. מנגנון מיוחד הנקרא פרמנטר תעשייתי משמש לטיפוח ושימור ביומסה מיקרוביאלית. זהו כלי גדול שנועד לספק מקום ודרישות הכרחיות לצמיחה וחילוף חומרים של חיידקים. ישנם שני סוגים של תרבויות תסיסה תעשייתיות המקובלות בתעשיות בשם תרבות אצווה ותרבות מתמשכת.ההבדל העיקרי בין תרבות אצווה לתרבית רציפה הוא שתרבית אצווה היא טכניקה המשמשת לגידול מיקרואורגניזמים תחת זמינות תזונתית מוגבלת במערכת סגורה ואילו תרבות רציפה היא טכניקה המשמשת לגידול מיקרואורגניזמים תחת אספקה מיטבית ומתמשכת של חומרים מזינים במערכת פתוחה ב. תעשיות.
מהי תרבות אצווה?
תרבות אצווה היא טכניקה המגדלת מיקרואורגניזמים במערכת סגורה שבה כמות מוגבלת של חומרים מזינים מסופקת בהתחלה. זוהי הטכניקה הנפוצה ביותר שמאומצת בתעשיות לייצור מוצרים שימושיים באמצעות מיקרואורגניזמים כגון חיידקים ופטריות. מיקרוב שגדל בתסיסה מתסיס את חומרי המזון. תסיסה היא תהליך פירוק של פחמימות לאלכוהול וחומצות על ידי מיקרואורגניזמים בתנאים אנוקסיים. בטכניקת תרבות אצווה, חומרי הזנה מסופקים בהתחלה והמיקרואורגניזם המסוים מחוסן לתוך התסיסה. התסיסה סגורה והטמפרטורה וה-pH נשמרים לצמיחת מיקרואורגניזמים.מיקרואורגניזם גדל בפנים ומנצל את החומרים המזינים שסופקו ותנאים אחרים. עם הזמן, חומרים מזינים הופכים מוגבלים ותנאי הסביבה משתנים בתוך התסיסה. לפיכך, גידול חיידקים מראה ארבעה שלבים ברורים כגון שלב פיגור, שלב לוג, שלב נייח ושלב מוות. בתום התסיסה, התהליך מופסק ומוצרים שימושיים מופקים ומטוהרים. התסיסה נשטפת ומעוקרת לפני השימוש לתרבית אצווה נוספת.
המומחיות של טכניקת התרבות האצווה היא, שהיא מופעלת בכמויות מוגבלות של חומרים מזינים ולמשך פרק זמן מסוים. הגדרת התסיסה קלה להכנה ולטפל בה. תנאי הסביבה בתוך התסיסה משתנים עם הזמן. עם זאת, הטמפרטורה הנדרשת, תנאי ה-pH, ערבוב, לחץ וכו' נשמרים כראוי כדי להשיג יצירת מוצר מוצלחת.
טכניקת תרבות אצווה נמצאת בשימוש נרחב לטיהור של מטבוליטים משניים כגון אנטיביוטיקה, פיגמנטים וכו'. טכניקה זו אינה מתאימה לייצור של מטבוליטים ומוצרים ראשוניים הקשורים לצמיחה.
איור 01: תרבות אצווה
מהי תרבות מתמשכת?
תרבית רציפה היא טכניקה נוספת שמצמיחת מיקרואורגניזמים שימושיים. היא שואפת לשמור על תרבות מיקרוביאלית צומחת ברציפות בשלב אקספוננציאלי. ניתן להשיג זאת על ידי אספקת חומרים מזינים טריים באופן מתמשך, סילוק פסולת ומוצרים שהצטברו באותו קצב ושמירה על תנאים אחרים בערכים האופטימליים. זה נעשה בתוך תא מיוחד הנקרא chemostat כפי שמוצג באיור 02. מדיום טרי מתווסף ברציפות מקצה אחד בעוד מוצרים מטבוליים מופקים ללא הרף מהקצה השני של הכימוסטט כדי לשמור על נפח התרבית ברמה קבועה.
תרבית רציפה משמשת בתעשיות כאשר היא נדרשת לחלץ מטבוליטים ראשוניים שימושיים כגון חומצות אמינו, חומצות אורגניות וכו'.מהמיקרואורגניזמים. מטבוליטים ראשוניים מיוצרים בקצב הגבוה ביותר כאשר המיקרואורגניזמים נמצאים בשלב האקספוננציאלי שלהם. מכאן שתרבות רציפה תמיד שואפת לשמור על הביומסה המיקרוביאלית בשלב היומן. זה נעשה על ידי ניטור רציף של התהליך ושליטה במערכת.
איור 02: תרבות מתמשכת בכימוסטאט
מה ההבדל בין Batch ו-Continuous Culture?
אצווה לעומת תרבות מתמשכת |
|
| טכניקת תרבות אצווה משמשת לטיפוח מיקרואורגניזמים מועילים בכמויות מוגבלות של חומרים מזינים בתסיסה סגורה לפרק זמן מסוים. גידול חיידקים בתוך תרבית האצווה מראה עקומת גידול מיקרוביאלית טיפוסית שבה ניתן לזהות ארבעה שלבים נפרדים. | טכניקת תרבית מתמשכת משמשת לגידול מיקרואורגניזמים מועילים תחת רמה אופטימלית של חומרים מזינים במערכת פתוחה שבה מוסיפים חומרים מזינים ללא הרף ומסירים פסולת ומוצרים באותו קצב כדי לשמור על הצמיחה בשלב אקספוננציאלי. |
| תזונתיים | |
| חומרי הזנה מסופקים פעם אחת לפני תחילת תהליך התסיסה. | נוטריינטים מתווספים פעמים רבות (בתחילת התהליך ובין לבין). |
| סוג המערכת | |
| תרבות אצווה היא מערכת סגורה | תרבות מתמשכת היא מערכת פתוחה. |
| סיום תהליך | |
| תהליך התרבות האצווה מופסק לאחר יצירת המוצר. | התהליך לא נעצר למרות שהמוצר נוצר. הסרה רציפה של המוצר נעשית ללא הפסקת התהליך בתרבות מתמשכת. |
| תנאים סביבתיים | |
| תנאי הסביבה בתרבות האצווה אינם קבועים. | תנאי הסביבה בתוך התרבות הרציפה נשמרים ברמה קבועה. |
| צמיחה מיקרוביאלית | |
| צמיחה מיקרוביאלית בתוך תרבות האצווה עוקבת אחר פיגור, יומן ושלבים נייחים. | הצמיחה המיקרוביאלית נשמרת ברמה אופטימלית שהיא שלב צמיחה אקספוננציאלי. |
| שיעור מחזור | |
| שיעור התחלופה נמוך מכיוון שהחומרים התזונתיים ותנאים אחרים מוגבלים בפנים. | קצב התחלופה גבוה מכיוון שהרמות האופטימליות של חומרים מזינים ותנאים אחרים נשמרות. |
| תסיסה בשימוש | |
| תסיסה גדולה משמשת לתרביות אצווה | תסיסה בגודל קטן משמש להתרבות רציפה. |
| השתמש | |
| תסיסה של תרבות אצווה משמשת בדרך כלל בתעשיות | תסיסה מתמשכת בתרבות פחות בשימוש בתעשיות. |
| הגדרת תרבות | |
| הגדרת תרבות אצווה קלה להכנה ולהפעלה. | הגדרת תרבות רציפה אינה קלה לביצוע ולהפעיל. |
| Contamination | |
| הזיהום הוא מינימום בתרבויות אצווה | סיכוי לזיהום גבוה בתרבות מתמשכת. |
| שיטות בקרה | |
| שיטות הבקרה קלות ומהירות. | שיטות הבקרה הן מסובכות וגוזלות זמן. |
| התאמה | |
| תרבית אצווה מתאימה יותר לייצור מטבוליטים משניים כגון אנטיביוטיקה. | תרבית רציפה מתאימה יותר לייצור מטבוליטים ראשוניים כגון חומצות אמינו וחומצות אורגניות. |
סיכום – תרבות אצווה לעומת תרבות מתמשכת
תרבות אצווה ותרבות רציפה הם שני סוגים של טכניקות המשמשות לטיפוח מיקרואורגניזמים בקנה מידה גדול למטרות תעשייתיות ואחרות. בתרבות אצווה, מיקרואורגניזמים מסופקים עם חומרים מזינים בהתחלה וגדלים.כאשר חיידקים מנצלים את החומרים המזינים הזמינים, החומרים התזונתיים הופכים מוגבלים לאחר פרק זמן מסוים. מיקרואורגניזמים גדלים בשלבי פיגור, יומן, נייחים ומוות. תהליך התסיסה מתבצע באופן אצווה בטכניקת תרבות אצווה. לאחר כל מנה ואצווה, מנקים את התסיס ומשמשים טריים למנה הבאה. בתרבית מתמשכת, מיקרואורגניזמים מסופקים ברמות נאותות של חומרים מזינים טריים כל הזמן כדי לשמור תמיד על החיידקים בשלב הלוג כדי לחלץ מטבוליטים ראשוניים של המיקרואורגניזמים. נפח התרבית הרציפה נשמר על ערך קבוע על ידי הוספת חומרי הזנה טריים והסרת מוצרים באותו קצב מבלי לעצור את התהליך. יש צורך בתרבות אצווה בהשוואה לתסיסה סגורה גדולה ואילו בתרבות רציפה יש צורך בתסיסה פתוחה קטנה. זה ההבדל בין תרבות אצווה לתרבות מתמשכת.
