Perbezaan Utama – Kelompok lwn Budaya Berterusan
Mikroorganisma seperti bakteria dan kulat sangat bermanfaat kepada pelbagai jenis industri. Untuk kegunaan industri, mikroorganisma perlu ditanam dalam skala besar semasa proses penapaian untuk mengekstrak produk yang diperlukan hasil daripada metabolisme mikrob. Alat khas yang dipanggil penapai industri digunakan untuk memupuk dan mengekalkan biojisim mikrob. Ia adalah kapal besar yang direka untuk menyediakan ruang dan keperluan yang diperlukan untuk pertumbuhan mikrob dan metabolisme. Terdapat dua jenis kultur penapaian industri yang biasa digunakan dalam industri yang dinamakan budaya kelompok dan budaya berterusan. Perbezaan utama antara kultur kelompok dan kultur berterusan ialah kultur kelompok ialah teknik yang digunakan untuk mengembangkan mikroorganisma di bawah ketersediaan nutrien yang terhad dalam sistem tertutup manakala kultur berterusan ialah teknik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisma di bawah bekalan nutrien yang optimum dan berterusan dalam sistem terbuka dalam industri.
Apakah itu Budaya Kelompok?
Budaya kelompok ialah teknik yang menumbuhkan mikroorganisma dalam sistem tertutup di mana jumlah nutrien yang terhad dibekalkan pada permulaannya. Ini adalah teknik yang paling biasa digunakan dalam industri untuk membuat produk berguna menggunakan mikroorganisma seperti bakteria dan kulat. Mikrob yang tumbuh dalam fermenter menapai nutrien. Penapaian ialah proses penguraian karbohidrat kepada alkohol dan asid oleh mikroorganisma dalam keadaan anoksik. Dalam teknik kultur kelompok, nutrien disediakan pada permulaan dan mikroorganisma tertentu disuntik ke dalam penapai. Penapai 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 penapai. Oleh itu, pertumbuhan mikrob menunjukkan empat peringkat yang berbeza seperti fasa ketinggalan, fasa log, fasa pegun dan fasa kematian. Pada akhir penapaian, proses dihentikan dan produk berguna diekstrak dan disucikan. Penapai dibasuh dan disterilkan sebelum digunakan untuk kultur kelompok yang lain.
Keistimewaan teknik kultur kelompok ialah, ini dijalankan di bawah jumlah nutrien yang terhad dan untuk tempoh masa tertentu. Persediaan fermenter mudah dibuat dan dikendalikan. Keadaan persekitaran di dalam fermenter berbeza mengikut masa. Walau bagaimanapun, suhu yang diperlukan, keadaan pH, kacau, tekanan, dsb. diselenggara dengan betul untuk mencapai pembentukan produk yang berjaya.
Teknik kultur kelompok digunakan secara meluas untuk penulenan metabolit sekunder seperti antibiotik, pigmen, dll. Teknik ini tidak sesuai untuk penghasilan metabolit primer dan produk yang dikaitkan dengan pertumbuhan.
Rajah 01: Budaya Kelompok
Apakah itu Budaya Berterusan?
Budaya berterusan ialah satu lagi teknik yang menumbuhkan mikroorganisma berguna. Ia bertujuan untuk mengekalkan budaya mikrob yang terus berkembang pada fasa eksponen. Ia boleh dicapai dengan membekalkan nutrien segar secara berterusan, membuang sisa terkumpul dan produk pada kadar yang sama dan mengekalkan keadaan lain pada nilai optimum. Ia dilakukan di dalam ruang khas yang dipanggil chemostat seperti yang ditunjukkan dalam rajah 02. Medium segar ditambah secara berterusan dari satu hujung manakala produk metabolik diekstrak secara berterusan dari hujung kemostat yang lain untuk mengekalkan isipadu kultur pada tahap yang tetap.
Budaya berterusan digunakan dalam industri apabila ia diperlukan untuk mengekstrak metabolit primer yang berguna seperti asid amino, asid organik, dsb.daripada mikroorganisma. Metabolit primer dihasilkan pada kadar tertinggi apabila mikroorganisma berada pada fasa eksponennya. Oleh itu kultur berterusan sentiasa bertujuan untuk mengekalkan biojisim mikrob pada fasa log. Ia dilakukan dengan memantau proses secara berterusan dan mengawal sistem.
Rajah 02: Budaya Berterusan dalam Chemostat
Apakah perbezaan antara Kelompok dan Budaya Berterusan?
Batch lwn Budaya Berterusan |
|
| Teknik kultur kelompok digunakan untuk memupuk mikroorganisma berfaedah di bawah jumlah nutrien yang terhad dalam penapai tertutup untuk tempoh masa tertentu. Pertumbuhan mikrob di dalam kultur kelompok menunjukkan lengkung pertumbuhan mikrob biasa di mana empat fasa yang berbeza boleh dikenal pasti. | Teknik kultur berterusan digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisma 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 berkali-kali (pada permulaan dan antara proses). |
| Jenis Sistem | |
| Budaya kelompok ialah sistem tertutup | Budaya berterusan ialah sistem terbuka. |
| Penamatan Proses | |
| Proses budaya kelompok dihentikan selepas produk terbentuk. | Proses tidak dihentikan walaupun produk telah terbentuk. Pembuangan berterusan produk dilakukan tanpa menghentikan proses dalam budaya berterusan. |
| Keadaan Alam Sekitar | |
| Keadaan persekitaran dalam budaya kelompok tidak tetap. | Keadaan persekitaran di dalam budaya berterusan dikekalkan pada tahap malar. |
| Pertumbuhan Mikrob | |
| Pertumbuhan mikrob dalam budaya kelompok mengikuti fasa ketinggalan, log dan pegun. | Pertumbuhan mikrob dikekalkan pada tahap optimum yang merupakan peringkat pertumbuhan eksponen. |
| Kadar Perolehan | |
| Kadar pusing ganti adalah rendah kerana nutrien dan keadaan lain terhad di dalam. | Kadar pusing ganti adalah tinggi kerana tahap optimum nutrien dan keadaan lain dikekalkan. |
| Fermenter Digunakan | |
| Penapai saiz besar digunakan untuk kultur kelompok | Penapai bersaiz kecil digunakan untuk kultur berterusan. |
| Gunakan | |
| Pepenapaian budaya kelompok biasanya digunakan dalam industri | Penapaian budaya berterusan kurang digunakan dalam industri. |
| Persediaan Budaya | |
| Persediaan budaya kelompok mudah dibuat dan dijalankan. | Persediaan budaya berterusan bukan mudah untuk dibuat dan dijalankan. |
| Pencemaran | |
| Pencemaran adalah minimum dalam budaya kelompok | Peluang pencemaran adalah tinggi dalam budaya berterusan. |
| Kaedah Kawalan | |
| Kaedah kawalan adalah mudah dan cepat. | Kaedah kawalan adalah rumit dan memakan masa. |
| Kesesuaian | |
| Kultur kelompok lebih sesuai untuk penghasilan metabolit sekunder seperti antibiotik. | Budaya berterusan lebih sesuai untuk penghasilan metabolit primer seperti asid amino dan asid organik. |
Ringkasan – Kelompok lwn Budaya Berterusan
Budaya kelompok dan budaya berterusan ialah dua jenis teknik yang digunakan untuk memupuk mikroorganisma dalam skala besar untuk tujuan industri dan lain-lain. Dalam budaya kelompok, mikroorganisma dibekalkan dengan nutrien pada permulaan dan berkembang. Apabila mikrob menggunakan nutrien yang ada, nutrien menjadi terhad selepas tempoh masa tertentu. Mikroorganisma tumbuh melalui fasa ketinggalan, log, pegun dan kematian. Proses penapaian dijalankan secara batch-wise dalam teknik kultur kelompok. Selepas setiap dan setiap kumpulan, fermenter dibersihkan dan digunakan baru untuk kumpulan seterusnya. Dalam kultur berterusan, mikroorganisma dibekalkan dengan tahap nutrien segar yang mencukupi secara berterusan untuk sentiasa mengekalkan mikrob pada fasa log untuk mengekstrak metabolit utama mikroorganisma. Isipadu kultur berterusan dikekalkan pada nilai tetap dengan menambah nutrien segar dan mengeluarkan produk pada kadar yang sama tanpa menghentikan proses. Kultur kelompok diperlukan secara perbandingan penapai tertutup yang besar manakala kultur berterusan diperlukan penapai terbuka yang kecil. Ini ialah perbezaan antara kumpulan dan budaya berterusan.
