微生物的生長及其控制(11)(參考版)
2025-01-21 01:30本頁面
【正文】 四、微生物的高密度培養(yǎng)（自學） High Celldensity Culture 一般是指微生物在液體培養(yǎng)中細胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng) 10倍以上的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術 高密度培養(yǎng)的方法 ?最佳培養(yǎng)成分及相應最佳含量 ?補料 ?溶解氧的濃度 ?防止有害代謝產(chǎn)物生成 。 缺點： 菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。 裝置 控制對象 培養(yǎng)基 培養(yǎng)基流速 生長速率 產(chǎn)物 應用范圍 恒濁器 菌體密度（內控制） 無限制生長因子 不恒定 最高 大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物 生產(chǎn)為主 恒化器 培養(yǎng)基流速（外控制） 有限制生長因子 恒定 低于最高 不同生長速率的菌體 實驗室為主 恒濁器與恒化器的比較 （ 2） 按培養(yǎng)器級數(shù)分 ?單級連續(xù)培養(yǎng)器 某微生物的代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率與菌體生長速率相平行時，可采用單級恒濁式連續(xù)發(fā)酵罐 ?多級連續(xù)培養(yǎng)器 產(chǎn)物形成與菌體生長不平行，如丙酮、丁醇或某些次生代謝產(chǎn)物，應采用多級連續(xù)培養(yǎng)裝置 連續(xù)發(fā)酵（ continuous fermentation） 連續(xù)培養(yǎng)在生產(chǎn)上的應用，相對于單批發(fā)酵而言。 特點： 基質過量，微生物始終以最高速率進行生長， 并可在允許范圍內控制不同的菌體密度 ；但工藝復雜，煩瑣。 原理 ： 通過調節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來 維持菌濃度不變 ,即濁度不變 。 菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。 原理： 通過控制某一種營養(yǎng)物濃度 （如碳、氮源、生長因子等） ，使其始終成為生長限制因子，而達到控制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖，保持恒定的生長速率。 原理：當微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達到對數(shù)期后期時，一方面以一定的速度流進新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達到動態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。 連續(xù)培養(yǎng) （ continuous culture） ： 在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。 絲狀微生物的群體生長 三、微生物的連續(xù)培養(yǎng) 分批培養(yǎng) （ batch culture） ： 將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基一次性加入。大多數(shù)次級代謝產(chǎn)物在此期合成，大多數(shù)細胞都出現(xiàn)大的空泡。生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時期的菌體呼吸強度達到高峰，有的開始積累代謝產(chǎn)物。 可分為三個階段： 生長停滯期 迅速生長期 衰退期 生長停滯期 : 造成生長停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài)，另一種是生長已經(jīng)開始，但還無法測定。 產(chǎn)生原因： 生長條件的進一步惡化，使細胞內的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡 絲狀微生物的群體生長 絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結構。 ③因菌體本身產(chǎn)生的酶及代謝產(chǎn)物的作用，使菌體死亡、自溶等，發(fā)生自溶的菌生長曲線表現(xiàn)為向下跌落的趨勢。 Y= x – x0 C0 – C = x – x0 C0 （四） 衰亡期（ decline phase） 現(xiàn)象： 整個群體出現(xiàn)負生長（ R 0） 特點： ①細胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負生長”。 應用意義： 1）發(fā)酵生產(chǎn)形成代謝產(chǎn)物的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下： ? 補充營養(yǎng)物質（補料） ? 調 pH ? 調整溫度 2）穩(wěn)定期細胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達到最高。 產(chǎn)生原因： 營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡
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