分批发酵

发酵方法

分批发酵又称为分批培养，是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。

内容简介

所谓分批发酵，是指在灭菌后的培养基中，接种以某种活的生产菌，而不再向发酵液加入或移出任何物质（如果是需氧微生物，则需不断供入氧气）的培养方式。分批发酵过程中微生物所处的环境不断变化，即培养罐内的化学及物理状态随时间变化，整个发酵过程处于非定常态。但是当菌体生长的最适条件（温度、pH及DO等）与代谢产物生成的最适条件不同时，可在培养过程中人为地改变这些条件，以获得最大产率。

微生物的生长曲线

在分批培养的条件下，把握好微生物的生长过程，对于获得最大产量至关重要。随着细胞浓度和代谢物浓度的不断变化，微生物的生长过程可以分为四个不同的生长阶段，即：延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。

延迟期

这是培养基接种之后开始的一个适应期，当微生物被转移到新的营养介质后，必须重新调整其小分子和大分子的组成来适应新的环境，这就形成了延迟期。因而又有“调整期”之称。例如，把处于对数期生长的微生物，从葡萄糖培养液转移至乳糖培养液时，将在一段时间内细胞不发生分裂。因为在这段时间内，细胞为了适应乳糖的代谢途径，需要形成某些必要的酶和辅酶，但一旦这些酶和辅酶形成，细胞便又继续分裂和繁殖。同样，若改变营养物的浓度，也会出现延迟期。这个时期的表观细胞数和细胞重量不变。

对数生长期

在这一阶段中，由于微生物已经调整至能适应新环境，且培养基的营养物质比较充足，有害代谢物质很少，所以微生物细胞浓度随培养时间指数增长，称为对数生长期。

稳定期

随着营养物的逐渐消耗和有生理毒性的代谢物质在培养基中的积累，以及其他对微生物生长不利的条件（如pH、氧化还原电位等）的改变，生长就偏离对数规律而进入稳定期。这个时期可以维持相当长的时间，此时细胞重量基本维持恒定，但活细胞数有可能下降，由于细胞溶解作用，新的营养物(糖类、蛋白质)又释放出来，它们又可可以作为细胞的能源，使存话的细胞发生缓慢生长，通常为为二次生长或隐性生长，二次生长的产物主要是次级代谢产物对于积累某些代谢产物或某些酶的工业发酵过程，这个时期是相当重要的。

衰亡期

微生物群体，实际上并不是一个均一的体系，而是一个多种菌群的混合物。在某一时刻，群体内有些菌体在生长、壮大，但另一些已经死亡。随着营养物的进一步枯竭以及毒物的大量积累，菌体死亡数增多，而生长、壮大的菌体数减少。于是，整个微生物群体最终进入衰亡期。

在微生物培养中，对衰亡期的研究一般较少，这可能是由于大多数分批培养发酵生产，均是在衰亡期开始之前就已经停止操作之故，所以衰亡期的研究对生产的价值不大。

优缺点

优势

劣势

如果生产的产品是生长关联型（如菌体与初级代谢产物），则宜采用有利于细胞生长的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长期；如果产品是非生长关联型（如次级代谢产物），则宜缩短对数生长期，并迅速获得足够量的菌体细胞后延长平衡期，以提高产量。

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