Perbedaan Kunci – Batch vs Budaya Berkelanjutan
Mikroorganisme seperti bakteri dan jamur sangat bermanfaat bagi berbagai jenis industri. Untuk penggunaan industri, mikroorganisme harus ditumbuhkan dalam skala besar selama proses fermentasi untuk mengekstrak 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 kultur fermentasi industri yang biasa diadopsi di industri yang disebut kultur batch dan kultur kontinu. Perbedaan utama antara kultur batch dan kultur kontinu adalah bahwa kultur batch adalah teknik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme di bawah ketersediaan nutrisi yang terbatas dalam sistem tertutup sedangkan kultur berkelanjutan adalah teknik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme di bawah pasokan nutrisi yang optimal dan berkelanjutan dalam sistem terbuka di industri.
Apa itu Budaya Batch?
Kultur batch adalah teknik yang menumbuhkan mikroorganisme dalam sistem tertutup di mana sejumlah kecil nutrisi dipasok di awal. Ini adalah teknik yang paling umum diadopsi dalam industri untuk membuat produk yang berguna menggunakan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Mikroba yang tumbuh di fermentor memfermentasi nutrisi. Fermentasi adalah proses penguraian karbohidrat menjadi alkohol dan asam oleh mikroorganisme dalam kondisi anoxic. 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 di dalam fermentor. Oleh karena itu, pertumbuhan mikroba menunjukkan empat tahap yang berbeda seperti fase lag, fase log, fase diam, dan fase kematian. Pada akhir fermentasi, proses dihentikan dan produk yang berguna diekstraksi dan dimurnikan. Fermentor dicuci dan disterilkan sebelum digunakan untuk kultur batch lainnya.
Keistimewaan teknik kultur batch adalah, ini dijalankan dengan nutrisi dalam jumlah terbatas dan untuk jangka waktu tertentu. Pengaturan fermentor mudah dibuat dan ditangani. Kondisi lingkungan di dalam fermentor bervariasi dengan waktu. Namun, suhu yang dibutuhkan, kondisi pH, pengadukan, tekanan, dll. dijaga 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 berhubungan dengan pertumbuhan.
Gambar 01: Kultur Batch
Apa itu Budaya Berkelanjutan?
Budaya terus menerus adalah teknik lain yang menumbuhkan mikroorganisme yang berguna. Hal ini bertujuan untuk mempertahankan kultur mikroba yang terus tumbuh pada fase eksponensial. Ini dapat dicapai dengan memasok nutrisi segar secara terus-menerus, menghilangkan akumulasi limbah dan produk pada tingkat yang sama dan menjaga kondisi lain 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 chemostat yang lain untuk menjaga volume kultur pada tingkat yang konstan.
Budaya terus menerus digunakan dalam industri ketika diperlukan untuk mengekstrak metabolit primer yang berguna seperti asam amino, asam organik, dll.dari mikroorganisme. Metabolit primer diproduksi pada tingkat tertinggi ketika mikroorganisme berada pada fase eksponensial mereka. Oleh karena itu kultur berkelanjutan selalu bertujuan untuk mempertahankan biomassa mikroba pada fase log. Hal ini dilakukan dengan memonitor proses secara terus menerus dan mengontrol sistem.
Gambar 02: Kultur Berkelanjutan di Chemostat
Apa perbedaan antara Batch dan Continuous Culture?
Batch vs Budaya Berkelanjutan |
|
| Teknik kultur batch digunakan untuk membudidayakan mikroorganisme yang menguntungkan dengan jumlah nutrisi yang terbatas dalam fermentor tertutup untuk jangka waktu tertentu. Pertumbuhan mikroba di dalam kultur batch menunjukkan kurva pertumbuhan mikroba yang khas di mana empat fase berbeda dapat diidentifikasi. | Teknik kultur berkelanjutan digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme yang menguntungkan di bawah tingkat nutrisi yang optimal dalam sistem terbuka di mana nutrisi ditambahkan terus-menerus dan limbah serta produk dikeluarkan pada tingkat yang sama untuk menjaga pertumbuhan pada fase eksponensial. |
| Nutrisi | |
| Nutrisi diberikan satu kali sebelum memulai proses fermentasi. | Nutrisi ditambahkan berkali-kali (di awal dan di antara proses). |
| Jenis Sistem | |
| Budaya batch adalah sistem tertutup | Budaya berkelanjutan adalah sistem terbuka. |
| Penghentian Proses | |
| Proses kultur batch dihentikan setelah produk terbentuk. | Proses tidak berhenti meskipun produk sudah terbentuk. Penghapusan produk secara terus-menerus dilakukan tanpa menghentikan proses dalam budaya berkelanjutan. |
| Kondisi 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 perputaran tinggi karena tingkat nutrisi yang optimal dan kondisi lainnya dipertahankan. |
| Fermenter Digunakan | |
| Sebuah fermentor ukuran besar digunakan untuk kultur batch | Sebuah fermentor ukuran kecil digunakan untuk kultur berkelanjutan. |
| Gunakan | |
| Fermentasi kultur batch umumnya digunakan di industri | Fermentasi kultur berkelanjutan kurang digunakan di industri. |
| Penyiapan Budaya | |
| Pengaturan budaya batch mudah dibuat dan dijalankan. | Pengaturan budaya berkelanjutan tidak mudah dibuat dan dijalankan. |
| Kontaminasi | |
| Kontaminasi minimum dalam kultur batch | Peluang kontaminasi tinggi dalam budaya berkelanjutan. |
| Metode Pengendalian | |
| Metode kontrol mudah dan cepat. | Metode kontrol rumit dan memakan waktu. |
| Kesesuaian | |
| Kultur batch lebih cocok untuk produksi metabolit sekunder seperti antibiotik. | Budaya terus menerus lebih cocok untuk produksi metabolit primer seperti asam amino dan asam organik. |
Ringkasan – Batch vs Budaya Berkelanjutan
Kultur batch dan kultur berkelanjutan adalah dua jenis teknik yang digunakan untuk membudidayakan 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 jangka waktu tertentu. Mikroorganisme tumbuh melalui fase lag, log, stasioner dan kematian. Proses fermentasi dilakukan secara batch dalam teknik kultur batch. Setelah setiap batch, fermentor dibersihkan dan digunakan baru untuk batch berikutnya. Dalam kultur berkelanjutan, mikroorganisme diberikan nutrisi segar dalam kadar yang memadai secara terus-menerus untuk selalu mempertahankan mikroba pada fase log untuk mengekstrak metabolit primer mikroorganisme. Volume kultur kontinu dipertahankan pada nilai konstan dengan menambahkan nutrisi segar dan mengeluarkan produk pada tingkat yang sama tanpa menghentikan proses. Kultur batch membutuhkan fermentor tertutup yang relatif besar sedangkan kultur kontinu membutuhkan fermentor terbuka kecil. Inilah perbedaan antara kultur batch dan kultur kontinyu.
