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关于一般分批培养的介绍

2022.5.11

  ① 在有些发酵操作中,微生物生长和代谢所需的某些营养成分可能需连续供应。例如好氧培养中微生物所需的氧气就必须连续供应,这是因为氧在培养液中的溶解度很小,不可能在发酵开始时一次供足。又如在许多发酵生产中,氮源和碳源的加入也往往采用连续流加的方法。

  氮源的流加可能有两方面的原因,一是为了控制微生物的生长;二是当使用氨水、硫铵等碱性氮源时,采用流加的方法有利于pH的调节。谷氨酸发酵中,氮源的加入就是采用连续流加的方法。

  磷源的流加也有两个原因,一是可能有利于pH的调节控制;另一个原因是若在发酵开始时一次性投入磷酸,则磷酸根离子可能会与培养液中某些金属离子结合而沉淀,影响培养过程后期微生物的吸收和利用。

  ② 第二种情况是重复批式培养。所谓重复批式培养就是当培养成熟后,只分出一部分成繁醪,在原反应器中,留一部分成熟醪作为种子,接入新鲜培养基后继续培养。这种操作方法多见于种子培养阶段,如我国大多数酒精厂的酒母车间一般都采用这种操作。这种培养方法省去了前几级种子培养,节约了人力物力,但长期的重复批式培养会使菌种产生退化变异,影响后面工段的生产。因此,重复一定的次数后,就必须重新从菌种开始培养。

  在分批培养过程中,微生物的生长一般可分为延滞期、对数生长期、减速期、稳定期和衰退期五个阶段。

  在延滞期,细胞不生长。延滞期的长短,差别很大,短的几乎觉察不到,而长的要在接种后2~3d才开始生长。延滞期的长短与接种条件有很大的关系。种子老化会使延滞期延长,而在对数生长期接种延滞期最短。其次,带培养液接种比种子经分离培养液后接种的延滞期要短,但带培养液的种子易老化,不易保藏。对于经分离后的浓缩种子,若在接种时添加适量的培养滤液,则可缩短延滞期。此外,对有些微生物培养在接种时添加某种激活剂可大大缩短延滞期。

  稳定期和衰退期的出现,除了底物浓度下降或已被耗尽外,一般认为还有下列原因。

  ① 其他营养物质不足:除碳源外,其他必须营养物质不足,同样会引起微生物停止生长,进入稳定期和衰退期。

  ② 氧的供应不足:随着培养液细胞浓度的增加,需氧速率越来越大,而培养液中菌体浓度的增加,导致黏度增大,溶氧困难,因而在分批培养的后期,容易造成供氧不足。供氧不足会造成细胞生长速率减慢,严重时会出现菌体自溶,进入衰退期。

  ③ 抑制物质的积累:随着微生物的生长,培养液中各种代谢产物的浓度逐渐增高,而有些代谢产物对微生物本身的生长有抑制作用。

  ④ 生物的空间不足:据经验,在培养细菌及酵母等时,当细胞浓度达到109~1010个/mL时,培养液中还有充足的营养物质,但菌体的生长几乎停止。这种现象的出现有人认为是由生长抑制物质所引起,可是也有人认为是由于单个细胞必须占有最小的空间所致。

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