Perbedaan Antara Gelombang dan Budaya Berkelanjutan

Perbedaan Kunci - Batch vs Budaya Berkelanjutan
 

Mikroorganisme seperti bakteri dan jamur sangat bermanfaat bagi berbagai jenis industri. Untuk penggunaan industri, mikroorganisme harus ditanam dalam skala besar selama proses fermentasi untuk mengekstraksi produk yang diperlukan yang dihasilkan dari metabolisme mikroba. Alat khusus yang disebut fermentor industri digunakan untuk mengolah dan memelihara biomassa mikroba. Ini adalah kapal besar yang dirancang untuk menyediakan ruang dan persyaratan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan metabolisme mikroba. Ada dua jenis budaya fermentasi industri yang umum diadopsi dalam industri bernama budaya batch dan budaya berkelanjutan. Perbedaan utama antara budaya batch dan budaya berkelanjutan adalah bahwa kultur batch adalah teknik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme di bawah ketersediaan nutrisi terbatas dalam sistem tertutup sementara budaya berkelanjutan adalah teknik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme di bawah pasokan nutrisi yang optimal dan berkelanjutan dalam sistem terbuka di industri.

ISI
1. Ikhtisar dan Perbedaan Utama
2. Apa itu Budaya Batch
3. Apa itu Budaya Berkelanjutan
4. Perbandingan Berdampingan - Batch vs Budaya Berkelanjutan
5. Ringkasan

Apa itu Budaya Batch?

Kultur batch adalah teknik yang menumbuhkan mikroorganisme dalam sistem tertutup di mana sejumlah nutrisi terbatas disediakan di awal. Ini adalah teknik yang paling umum diadopsi di industri untuk membuat produk yang bermanfaat menggunakan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Mikroba yang tumbuh dalam fermentor memfermentasi nutrisi. Fermentasi adalah proses memecah karbohidrat menjadi alkohol dan asam oleh mikroorganisme dalam kondisi anoksik. Dalam teknik kultur batch, nutrisi disediakan di awal dan mikroorganisme tertentu diinokulasi ke dalam fermentor. Fermentor ditutup dan suhu dan pH dipertahankan untuk pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme tumbuh di dalam dan memanfaatkan nutrisi yang disediakan dan kondisi lainnya. Seiring waktu, nutrisi menjadi terbatas dan kondisi lingkungan berubah dalam fermentor. Oleh karena itu, pertumbuhan mikroba menunjukkan empat tahap yang berbeda seperti fase lag, fase log, fase stasioner, dan fase kematian. Pada akhir fermentasi, proses dihentikan dan produk yang bermanfaat diekstraksi dan dimurnikan. Fermentor dicuci dan disterilkan sebelum digunakan untuk kultur batch lain.

Keistimewaan teknik kultur batch adalah, ini dijalankan di bawah jumlah nutrisi yang terbatas dan untuk periode waktu tertentu. Pengaturan fermenter mudah dibuat dan ditangani. Kondisi lingkungan di dalam fermentor bervariasi sesuai waktu. Namun, suhu yang diperlukan, kondisi pH, pengadukan, tekanan, dll. Dipelihara dengan baik untuk mencapai pembentukan produk yang sukses.

Teknik kultur batch banyak digunakan untuk pemurnian metabolit sekunder seperti antibiotik, pigmen, dll. Teknik ini tidak cocok untuk produksi metabolit primer dan produk yang terkait dengan pertumbuhan..

Gambar 01: Budaya Batch

Apa itu Budaya Berkelanjutan?

Kultur berkelanjutan adalah teknik lain yang menumbuhkan mikroorganisme yang bermanfaat. Hal ini bertujuan untuk mempertahankan kultur mikroba yang terus tumbuh pada fase eksponensial. Ini dapat dicapai dengan memasok nutrisi segar secara terus-menerus, menghilangkan limbah dan produk yang terakumulasi pada tingkat yang sama dan menjaga kondisi lainnya pada nilai optimal. Hal ini dilakukan di dalam ruang khusus yang disebut chemostat seperti yang ditunjukkan pada gambar 02. Media segar ditambahkan terus menerus dari satu ujung sementara produk metabolisme terus diekstraksi dari ujung lain dari chemostat untuk menjaga volume kultur pada tingkat yang konstan.

Kultur berkelanjutan digunakan dalam industri ketika diperlukan untuk mengekstrak metabolit primer yang bermanfaat seperti asam amino, asam organik, dll dari mikroorganisme. Metabolit primer diproduksi pada tingkat tertinggi ketika mikroorganisme berada pada fase eksponensial. Karenanya budaya berkelanjutan selalu bertujuan untuk mempertahankan biomassa mikroba pada fase log. Hal ini dilakukan dengan memonitor proses secara terus menerus dan mengendalikan sistem.

Gambar 02: Budaya Berkelanjutan di Chemostat

Apa perbedaan antara Batch dan Continuous Culture?

Batch vs Budaya Berkelanjutan
Teknik kultur batch digunakan untuk membudidayakan mikroorganisme menguntungkan dalam jumlah terbatas nutrisi dalam fermentor tertutup untuk periode waktu tertentu. Pertumbuhan mikroba di dalam kultur kelompok menunjukkan kurva pertumbuhan mikroba khas di mana empat fase yang berbeda dapat diidentifikasi.	Teknik budidaya berkelanjutan digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme menguntungkan di bawah tingkat nutrisi optimal dalam sistem terbuka di mana nutrisi ditambahkan terus menerus dan limbah dan produk dihilangkan pada tingkat yang sama untuk menjaga pertumbuhan pada fase eksponensial.
Nutrisi
Nutrisi diberikan satu kali sebelum memulai proses fermentasi.	Nutrisi ditambahkan berkali-kali (saat memulai dan di sela-sela proses).
Jenis Sistem
Budaya batch adalah sistem tertutup	Budaya berkelanjutan adalah sistem terbuka.
Pengakhiran Proses
Proses kultur batch dihentikan setelah produk terbentuk.	Prosesnya tidak berhenti meskipun produk sudah terbentuk. Penghapusan berkelanjutan produk dilakukan tanpa menghentikan proses dalam budaya berkelanjutan.
Keadaan lingkungan
Kondisi lingkungan di dalam kultur batch tidak konstan.	Kondisi lingkungan di dalam budaya berkelanjutan dipertahankan pada tingkat yang konstan.
Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan mikroba di dalam kultur batch mengikuti fase lag, log dan stasioner.	Pertumbuhan mikroba dipertahankan pada tingkat optimal yang merupakan tahap pertumbuhan eksponensial.
Tingkat Perputaran
Tingkat turnover rendah karena nutrisi dan kondisi lain di dalamnya terbatas.	Tingkat turnover tinggi karena tingkat nutrisi optimal dan kondisi lainnya dipertahankan.
Fermentor Digunakan
Fermentor ukuran besar digunakan untuk kultur batch	Fermentor ukuran kecil digunakan untuk kultur berkelanjutan.
Menggunakan
Fermentasi kultur batch biasanya digunakan dalam industri	Fermentasi kultur berkelanjutan jarang digunakan dalam industri.
Pengaturan Budaya
Pengaturan budaya batch mudah dibuat dan dijalankan.	Pengaturan budaya berkelanjutan tidak mudah dibuat dan dijalankan.
Kontaminasi
Kontaminasi minimal dalam kultur batch	Peluang kontaminasi tinggi dalam budaya berkelanjutan.
Metode Pengendalian
Metode kontrol mudah dan cepat.	Metode pengendaliannya rumit dan memakan waktu.
Kesesuaian
Kultur batch lebih cocok untuk produksi metabolit sekunder seperti antibiotik.	Kultur berkelanjutan lebih cocok untuk produksi metabolit primer seperti asam amino dan asam organik.

Ringkasan - Gelombang vs Budaya Berkelanjutan

Kultur batch dan kultur berkelanjutan adalah dua jenis teknik yang digunakan untuk mengolah mikroorganisme dalam skala besar untuk keperluan industri dan lainnya. Dalam kultur batch, mikroorganisme diberikan nutrisi di awal dan tumbuh. Ketika mikroba memanfaatkan nutrisi yang tersedia, nutrisi menjadi terbatas setelah periode waktu tertentu. Mikroorganisme tumbuh melalui fase lag, log, stasioner dan kematian. Proses fermentasi dilakukan secara bijak dalam teknik kultur batch. Setelah setiap batch, fermentor dibersihkan dan digunakan baru untuk batch berikutnya. Dalam kultur berkelanjutan, mikroorganisme disediakan dengan tingkat nutrisi segar yang memadai secara terus-menerus untuk selalu mempertahankan mikroba pada fase log untuk mengekstraksi metabolit primer mikroorganisme. Volume budaya berkelanjutan dipertahankan pada nilai konstan dengan menambahkan nutrisi segar dan menghilangkan produk pada tingkat yang sama tanpa menghentikan proses. Kultur batch diperlukan relatif fermentor tertutup yang besar sementara kultur kontinyu diperlukan fermentor terbuka kecil. Ini adalah perbedaan antara budaya batch dan berkelanjutan.

Referensi
1. Dionisis I. Foustoukos. "Sistem Budaya Berkelanjutan untuk Menilai Kegiatan Mikroba di Piezosphere." Mikrobiologi Terapan dan Lingkungan. N.p., 01 Oktober 2015. Web. 13 Mei 2017
2. Edward Robertson -. "Pertumbuhan Bakteri: Gelombang vs Berkelanjutan." Biogest. N.p., n.d. Web. 13 Mei 2017. .

Gambar milik:
1. "Chemostat Vessel Diagram" Oleh CGraham2332 - Pekerjaan sendiri (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "The Small Fermenting Tanks" oleh Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) melalui Geograph.UK