Zwischen Oberflächen- und Unterwassergärung unterscheiden?

Oberflächenfermentation und Submersfermentation sind zwei unterschiedliche Methoden, die in der industriellen Biotechnologie zur Herstellung verschiedener Verbindungen wie Antibiotika, organische Säuren, Enzyme und Getränke eingesetzt werden. Unterscheiden wir zwischen den beiden:

Oberflächengärung :

1. Eigenschaften :Die Oberflächengärung findet auf der Oberfläche eines flüssigen Mediums in Gärgefäßen oder -schalen statt. Mikroorganismen wachsen als Film oder Häutchen auf der Flüssigkeitsoberfläche und haben dort direkten Zugang zu Sauerstoff aus der Luft.

2. Sauerstoffbedarf :Die Oberflächenfermentation eignet sich am besten für Mikroorganismen, die für ihr Wachstum und ihre Stoffwechselaktivitäten Sauerstoff benötigen. Diese Mikroorganismen bilden sichtbare Kolonien oder Myzelmatten auf der Flüssigkeitsoberfläche.

3. Rühren und Belüften :Bei der Oberflächenfermentation wird das Kulturmedium typischerweise nur minimal gerührt oder belüftet. Sauerstoff wird passiv durch Diffusion aus der Luft zugeführt und die Durchmischung ist begrenzt, um eine Schädigung der an der Oberfläche wachsenden Mikroorganismen zu verhindern.

4. Beispiele :Einige häufige Beispiele für Oberflächengärung sind:

- Herstellung von Antibiotika wie Penicillin und Streptomycin mithilfe von Pilzen.

- Brauen traditioneller Biere mit obergärigen Hefen, die während der Gärung eine Schicht auf der Oberfläche bilden.

- Herstellung von Tempe, einem in Indonesien beliebten fermentierten Sojabohnenprodukt, unter Verwendung des Pilzes Rhizopus oligosporus.

Unterwasserfermentation :

1. Eigenschaften :Submerse Fermentation findet statt, wenn Mikroorganismen vollständig in ein flüssiges Medium in Fermentationsgefäßen oder Bioreaktoren eingetaucht und verteilt sind. Sauerstoff wird typischerweise durch Belüftung oder Durchblasen bereitgestellt.

2. Sauerstoffbedarf :Die submerse Fermentation eignet sich sowohl für aerobe als auch für anaerobe Mikroorganismen. Aerobe Organismen benötigen während des gesamten Prozesses Sauerstoff, während anaerobe Organismen in Abwesenheit von Sauerstoff gedeihen können.

3. Rühren und Belüften :Rühren und Belüften sind bei der submersen Fermentation von entscheidender Bedeutung, um den Mikroorganismen Sauerstoff zuzuführen und eine gleichmäßige Vermischung der Nährstoffe und Abfallentfernung sicherzustellen. Die Bewegung kann durch mechanische Mittel (Laufräder, Paddel) oder durch Einblasen von Luft oder anderen Gasen in das Kulturmedium erreicht werden.

4. Beispiele :Einige häufige Beispiele für submerse Fermentation sind:

- Herstellung von Zitronensäure mithilfe des Pilzes Aspergillus niger.

- Fermentation submerser Milchsäurebakterien (LAB) zur Herstellung von Joghurt und anderen fermentierten Milchprodukten.

- Fermentation submerser Hefestämme zur Herstellung von Biokraftstoffen wie Ethanol.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Oberflächenfermentation auf der Oberfläche eines flüssigen Mediums unter begrenzter Bewegung stattfindet und für sauerstoffbedürftige Mikroorganismen geeignet ist. Die submerse Fermentation findet in einem flüssigen Medium mit stärkerer Bewegung und Belüftung statt und versorgt sowohl aerobe als auch anaerobe Mikroorganismen. Die Wahl der Fermentationsmethode hängt von den spezifischen Anforderungen und Eigenschaften des gewünschten Produkts und der beteiligten Mikroorganismen ab.