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常用的液體深層培養法

1.放大法 將微生物在搖瓶基礎上逐級放大實現大量生產。在厭氧培養時問題歸結為如何從大型種子罐或發酵罐中除去發酵熱。為此應利用發酵時生成的二氧化碳所引起的液體流動和輔助攪拌,以提高冷卻效率。此時僅進行種子罐或發酵罐傳熱面積的設計計算即可。但是,在好氧培養中,大多以氧的供給為基準進行放大。一般從實驗室規模到工廠生產要經過3-5級放大步驟。放大過程中應考慮:①氧傳遞速度相等。②比較攪拌槳葉頂端速度。③比較單位液體量所需的攪拌動力④混合時間相同。⑤雷諾準數相同。⑥通過反饋控制盡量能使重要環境因子一致。 2.兩步法 在酶制劑和氨基酸生產方面應用較多。酶制劑的兩步法液體深層培養每一步菌體相同而培養條件不同,因為微生物生長與產酶的最適條件有很大差異。例如往培養基中添加葡萄糖能大大增加菌體或菌絲的生長,然而卻嚴重阻礙許多種酶的合成。加強培養液的通氣雖然能促進微生物生長,可是在多數場合下反而抑制酶的合成。為了取得最大的活性酶,必須研究出一種調節方法,既要求細胞的單位酶活性高,又要求細胞的數量多,也就是說,給予菌體在各種生理時期創造不同的條件兩步法液體深層培養就是實現這種調節方法的具體措施之一,酶制劑生產兩步法的特點是將菌體生長條件(營養期)與產酶條件(自我繁殖期)區分開來。菌種先在豐富的培養基上大量繁殖,然后收集菌體濃縮物,洗滌后再轉入添加誘導物的產酶培養基,在此期間,菌體積累大量的酶,一般不再繁殖,營養成分或誘導物得到充分利用。 3.控制培養法 了解發酵罐內部的變化情況,掌握短暫時間內狀戀變量的變化以及可能測定的環境因子,對微生物代謝活動的影響,并以此為基礎進行控制培養,以達到產物生成的最優培養條件。為此,用來測定狀態變最的傳感器取得數據,經電子計算機進行綜合分析,再將其結果作為反饋調節的信號,將環境(培養條件)控制于給定的基準內。這就叫做電子計算機控制發酵。 4.分批培養法(間歇發酵法) 分批培養法,也叫間歇發酵法。先將空罐殺菌,培養基裝入發酵罐,接種之后進行培養,柱培養過程中,培養基成分減少,微生物增殖。微生物周圍的環境隨時間而變化是一種非穩態操作法,此法不易染菌,但很難采用控制基質等濃度的方法來增大發酵生產能力。目前多在酒精、氨基酸、抗生素生產中應用。 5.連續培養法(連續發酵法) 連續培養法,也叫連續發酵法。在往發酵罐中連續供給新鮮培養基的同時,將含有微生物和產物的培養液,從發酵罐中連續放出,這叫連續培養法。其特點是能使微生物處于恒定不變的環境中進行長期持續的培養,該系統的穩態被叫做恒化器。同時包含了流入和流出,屬開放系統,故變異菌株和雜菌污染隨時間的延長而增大。從技術上也很難保證流入和流出速度一致。連續培養用于廢水處理,葡萄糖酸發酵,酒精發酵等工業中。 6.補料分批培養法(流加法) 補料分批培養法,也叫流加發酵法。在分批培養時,不斷地供給培養基,但所需產物不到某一定時刻不放出的方法,稱為補料分批堵養法。它用于面包酵母、氨基酸、抗生索等工業生產。 本文參考《發酵微生物學》一書。
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