In der Biologie und Mikrobiologie ist eine Batch-Kultur eine Kulturart, bei der eine Gruppe von Mikroorganismen in einer geschlossenen Umgebung mit einer festen Menge an Nährstoffen und ohne Nachschub dieser Nährstoffe gezüchtet wird. Die Kultur beginnt mit einer kleinen Population von Zellen, die exponentiell wachsen und sich teilen, bis sie die Tragfähigkeit der Umgebung erreichen. An diesem Punkt stoppt das Wachstum aufgrund von Nährstoffmangel.
Merkmale einer Batch-Kultur:
- Geschlossenes System: Die Batch-Kultur ist ein geschlossenes System, das heißt, dass während der Wachstumsphase keine Nährstoffe hinzugefügt oder entfernt werden.
- Exponentielle Wachstumsphase: In der Anfangsphase des Wachstums teilen sich die Mikroorganismen schnell und exponentiell, wobei sich die Population in regelmäßigen Abständen verdoppelt. Diese Phase ist durch einen schnellen Anstieg der Zellzahl und Biomasse gekennzeichnet.
- Stationäre Phase: Wenn die Nährstoffe aufgebraucht sind, verlangsamt sich die Wachstumsrate und die Population erreicht eine stationäre Phase, in der die Anzahl der produzierten Zellen durch die Anzahl der absterbenden Zellen ausgeglichen wird. Während dieser Phase bleibt die Populationsgröße relativ konstant.
- Todesphase: Schließlich sind die Nährstoffe völlig aufgebraucht und die Zellen beginnen abzusterben. Die Todesphase ist durch einen schnellen Rückgang der Anzahl lebensfähiger Zellen gekennzeichnet.
- Keine Verdünnung der Abfallprodukte: In einer Batch-Kultur sammeln sich im Laufe der Zeit die von den Mikroorganismen produzierten Abfallprodukte an, was schließlich deren Wachstum hemmen kann.
Batch-Kulturen werden häufig in der Grundlagenforschung und der angewandten Mikrobiologie eingesetzt, um die Wachstumsdynamik von Mikroben, die Nährstoffverwertung und Stoffwechselwege zu untersuchen. Sie werden auch häufig in industriellen Umgebungen zur Herstellung verschiedener mikrobieller Produkte wie Enzyme, Antibiotika und organische Säuren eingesetzt. Aufgrund der Ansammlung von Abfallprodukten und Nährstoffbeschränkungen sind Batch-Kulturen jedoch möglicherweise nicht für die Produktion im großen Maßstab geeignet, bei der nachhaltiges Wachstum erforderlich ist.
