Методы культивирования микроорганизмов

Культивирование микроорганизм может быть периодическим и непрерывным. При периодическом методе весь объем питательной среды загружают в аппарат сразу, добавляют посевной материал и при оптимальных условиях продолжают процесс до тех пор, пока не накопится нужное количество биомассы микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности - метаболитов.

В ходе периодического культивирования изменяется состав среды: уменьшается концентрация питательных веществ, увеличивается содержание метаболитов, уменьшается темп роста, морфология и физиология культивируемого микроорганизма.

Недостатками данного метода является: циклический ход операций, сменные технологические режимы. Для устранения этих недостатков разработан непрерывный способ культивирования. При непрерывном культивировании можно задержать культуру на любой стадии развития и заставить клетки непрерывно размножаться по экспотенциальному закону.

Непрерывный способ культивирования может быть гомогенно- и гетерогенно-непрерывным.

В бродильных производствах наиболее распространенным является второй способ, при котором процесс ведется в батарее последовательно соединенных ферментаторов. Питательная среда поступает в первый ферментатор, а готовая культуральная жидкость вытекает из последнего ферментатора. При непрерывном культивировании должна быть такая скорость притока питательной среды и вытекания культуральной жидкости, при которой вымывание культур из системы не происходило бы т.е. концентрация клеток была бы постоянной.

Если обозначить объем ферментатора V (л), а скорость притока питательной среды через F (л/час), то отношение F/V - есть D, скорость разбавления (час^-1).

Если обозначить µ - удельную скорость роста микроорганизмов, (час), то при D=µ потеря клеток в результате их вымывания уравновешивается с приростом биомассы т.е. концентрация клеток в ферментере не изменяется. Культура оказывается при этом в состоянии динамического равновесия. Это достигается при D=0.05~0.02

Удельная скорость роста микроорганизм зависит также и от продуктов обмена веществ. Чем больше в среде накапливается метаболитов т.е. продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, тем медленнее идет их рост и развитие.