常用的液体深层培养法

1.放大法 将微生物在摇瓶基础上逐级放大实现大量生产。在厌氧培养时问题归结为如何从大型种子罐或发酵罐中除去发酵热。为此应利用发酵时生成的二氧化碳所引起的液体流动和辅助搅拌,以提高冷却效率。此时仅进行种子罐或发酵罐传热面积的设计计算即可。但是,在好氧培养中,大多以氧的供给为基准进行放大。一般从实验室规模到工厂生产要经过3-5级放大步骤。放大过程中应考虑:①氧传递速度相等。②比较搅拌桨叶顶端速度。③比较单位液体量所需的搅拌动力④混合时间相同。⑤雷诺准数相同。⑥通过反馈控制尽量能使重要环境因子一致。 2.两步法 在酶制剂和氨基酸生产方面应用较多。酶制剂的两步法液体深层培养每一步菌体相同而培养条件不同,因为微生物生长与产酶的最适条件有很大差异。例如往培养基中添加葡萄糖能大大增加菌体或菌丝的生长,然而却严重阻碍许多种酶的合成。加强培养液的通气虽然能促进微生物生长,可是在多数场合下反而抑制酶的合成。为了取得最大的活性酶,必须研究出一种调节方法,既要求细胞的单位酶活性高,又要求细胞的数量多,也就是说,给予菌体在各种生理时期创造不同的条件两步法液体深层培养就是实现这种调节方法的具体措施之一,酶制剂生产两步法的特点是将菌体生长条件(营养期)与产酶条件(自我繁殖期)区分开来。菌种先在丰富的培养基上大量繁殖,然后收集菌体浓缩物,洗涤后再转入添加诱导物的产酶培养基,在此期间,菌体积累大量的酶,一般不再繁殖,营养成分或诱导物得到充分利用。 3.控制培养法 了解发酵罐内部的变化情况,掌握短暂时间内状恋变量的变化以及可能测定的环境因子,对微生物代谢活动的影响,并以此为基础进行控制培养,以达到产物生成的最优培养条件。为此,用来测定状态变最的传感器取得数据,经电子计算机进行综合分析,再将其结果作为反馈调节的信号,将环境(培养条件)控制于给定的基准内。这就叫做电子计算机控制发酵。 4.分批培养法(间歇发酵法) 分批培养法,也叫间歇发酵法。先将空罐杀菌,培养基装入发酵罐,接种之后进行培养,柱培养过程中,培养基成分减少,微生物增殖。微生物周围的环境随时间而变化是一种非稳态操作法,此法不易染菌,但很难采用控制基质等浓度的方法来增大发酵生产能力。目前多在酒精、氨基酸、抗生素生产中应用。 5.连续培养法(连续发酵法) 连续培养法,也叫连续发酵法。在往发酵罐中连续供给新鲜培养基的同时,将含有微生物和产物的培养液,从发酵罐中连续放出,这叫连续培养法。其特点是能使微生物处于恒定不变的环境中进行长期持续的培养,该系统的稳态被叫做恒化器。同时包含了流入和流出,属开放系统,故变异菌株和杂菌污染随时间的延长而增大。从技术上也很难保证流入和流出速度一致。连续培养用于废水处理,葡萄糖酸发酵,酒精发酵等工业中。 6.补料分批培养法(流加法) 补料分批培养法,也叫流加发酵法。在分批培养时,不断地供给培养基,但所需产物不到某一定时刻不放出的方法,称为补料分批堵养法。它用于面包酵母、氨基酸、抗生索等工业生产。 本文参考《发酵微生物学》一书。
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