2.Культивирование микроорганизмов.

Культивирование является основной стадией технологического процесса. Культивирование осуществляется следующими основными способами: поверхностное, глубинное, периодическое, отъемно-доливное и непрерывное.

При поверхностном культивировании клетки растут на поверхности плотной среды, содержащей питательные вещества и влагу. При жидкофазном поверхностным культивировании м/орг. растут на поверхности жидкой питательной среды, потребляя питательные вещества и выделяя в эту среду продукты метаболизма.

При глубинном культивировании м/орг. распределяются по всему объему жидкой питательной среды и получают питательные вещества, кислород, азот, углекислый газ в результате перемешивания и аэрации. Этот метод позволяет получить за короткое время большое количество биомассы и продукта биосинтеза. Возможно осуществлять управляемое культивирование.

Периодическое глубинное культивирование представляет собой закрытую систему, в которой скорость роста биомассы стремится к нулю из-за исчерпания субстрата и накопления ингибиторов. Фазы роста следующие:

- лаг-фаза начинается после посева м/орг. и является периодом адаптации. Во время этой фазы клеточная масса изменяется без изменения числа клеток.

- лаг-фаза переходит в фазу экспоненциального роста . В этот период происходит быстрое накопление биомассы и продуктов реакции.

- фаза линейного роста характеризуется сбалансированностью роста, т. е. скорость роста остается постоянной па протяжении всего процесса культивирования. Состав культуральной жидкости изменяется, происходит потребление питательных веществ и вырабатываются продукты метаболизма.

- фаза линейного роста сменяется фазой замедленного роста, т.е. скорость роста снижается до нуля.

- фаза замедленного роста сменяется стационарной фазой, скорость гибели м/орг. компенсируется скоростью прироста биомассы.

- фаза отмирания культуры наступает при полном истощении питательной среды и значительном накоплении ингибиторов.

При непрерывном культивировании в биореакторе поддерживается постоянное во времени оптимальные условия, и биосинтез с помощью физиологически неизменной биомассы протекает с постоянной скоростью. Непрерывные ферментации могут быть осуществлены технологически различными методами в зависимости от кинетической характеристики процесса . Эти методы могут быть одно-, двух- или многостадийными в зависимости от количества последовательно работающих аппаратов. В непрерывной микробной культуре рост может поддерживаться в течение длительного времени при котором концентрация клеток, удельная скорость роста и окружающая клетки среда не изменяется со временем.

По способу удаления культуральной жидкости из биореактора и добавления питательной среды различают отъемно-доливной метод при котором после накопления в культуральной жидкости определенной концентрации продукта, часть культуральной жидкости сливается и заменяется свежей питательной средой. Такой отъем повторяют периодически.

Проточный метод культивирования, при котором в культуру с постоянной скоростью подается питательная среда, а объем культуральной жидкости поддерживается на постоянном уровне путем непрерывного отлива части культуральной жидкости.