バッチ培養と連続培養の大きな違いは、バッチ培養が一定量の栄養素で発酵を行う閉鎖系であるのに対して、連続培養は連続的に発酵を行う開放系であることです。
また、回分式培養では、ある時期を過ぎると栄養素が制限されるのに対し、連続式培養では、栄養素が継続的に供給され、発酵に最適な状態が保たれる。
微生物バイオマスや代謝物の生産に用いられる工業的な発酵には、バッチ培養と連続培養の2種類があります。
主な対象分野
- バッチカルチャーとは
– 定義、事実、重要性 - 継続的な文化とは
– 定義、事実、重要性 - バッチ式培養と連続式培養の類似点とは？
– 共通点の概要 - バッチ式培養と連続式培養の違いとは？
– 主な違いの比較
バッチカルチャーとは
バッチ式培養とは、決められた時間内に決められた量の栄養分を微生物が発酵させる閉鎖型培養のことである。
これらの微生物に最適なpHと通気性が確保されている。
発酵はバッチで行われる。
つまり、1回の発酵の最後に生成物が取り除かれ、2回目の発酵のために発酵槽に栄養分が充填される。
バッチ培養の利点は、培養のセットアップとコントロールが容易であることと、異なる時間に異なる培養を行うことができることである。
継続的な文化とは
連続培養とは、栄養分の供給と生成物の除去が連続的に行われる開放型培養です。
この場合、新鮮な培地が継続的に加えられるので、微生物は指数関数的な増殖を続ける。
そのため、ほとんどの菌が対数増殖期を迎えている。
図2：連続培養
連続培養の利点は、連続的な発酵と高い生産性です。
しかし、異なる培養物を同じ発酵槽で発酵させることはできない。
また、連続培養は汚染されやすい。
バッチ式培養と連続式培養の類似点
- バッチ式培養と連続式培養は、微生物バイオマスや代謝物の生産に使用される2種類の工業用培養です。
- どちらも大規模生産が可能です。
- 培養内の条件は必要に応じて制御される。
- 両者の構造は類似している。
バッチ式と連続式の培養の違い
定義
バッチ培養とは、限られた栄養分の中で微生物を増殖させ、栄養分を使い切ったり、他の要因で制限されると減少する手法で、連続培養とは、発酵槽に栄養分を連続的に供給して微生物や微生物製品を生産する手法のことである。
オープン/クローズドシステム
バッチ培養は閉鎖系であり、連続培養は開放系です。
内部環境
バッチ培養は発酵の進行に伴い内部環境が変化するが、連続培養は発酵の進行に伴い内部環境は変化しない。
栄養成分
バッチ式培養では、栄養素は工程の最初に添加されるが、連続式培養では、工程中、栄養素は継続的に添加される。
バッチ培養では栄養素がある時点で制限要因になるが、連続培養では栄養素は制限要因にならない。
これがバッチ式培養と連続式培養の大きな違いです。
フェーズ
バッチ培養では遅発相、対数相、定常相が生じ、連続培養では遅発相と対数相が維持される。
コンティニュイティ
バッチ培養では生成物ができた時点で全工程を停止するが、連続培養では工程を継続し、発酵槽から生成物を連続的に取り出す。
収率
バッチ培養の収量は低く、連続培養の収量は著しく高い。
ターンオーバー率
バッチ式培養では回転率が低く、連続式培養では回転率が高い。
対応機種
抗生物質などの二次代謝産物の生産には回分式培養が、有機酸やアミノ酸などの一次代謝産物の生産には連続式培養が適しています。
労働需要
バッチ式の文化では労働需要が少なく、連続式の文化では労働需要が多くなる。
コンタミの可能性
バッチ培養ではコンタミネーションの可能性は低く、バッチ培養ではコンタミネーションの可能性が高い。
発酵槽の大きさ
大型の発酵槽はバッチ式培養に、小型の発酵槽は連続式培養に使用されます。
結論
バッチ式培養は一定期間内に培養を行い、最後に生成物を取り出す。
しかし、連続培養では、新しい培地が発酵槽に加えられるので、連続的に動作する。
そのため、連続培養では、栄養素は制限要因にならない。
しかし、バッチ式培養では、ある時期になると栄養分が制限要因になります。
