微生物連續培養
恒化器主要用於實驗室科學研究中,尤其用於與生長速率相關的各種理論研究中。它與恒濁器明顯不同,按照培養器的級數,可把連續培養器分成單級連續培養器與多級連續培養器兩種,上麵已經提出,如果某微生物代謝產物的產生速率與菌體生長速率相平行,就可以采用單級恒濁器來進行研究或生產。相反,如果要生產的恰恰是與菌體生長不平行的那些發酵產物,例如丙酮.丁醇等時.就應根據兩者的產生規律,設計與其相適應的多級連續培養裝置。
現以丙酮丁醇的發酵生產為例來說明采用兩級連續培養的必要性和優點。丙酮丁醇生產菌--丙酮丁醇梭菌的生長可分兩個階段:前期較短,以產菌體為主,生長溫度以37℃為宜,後期較長,以產溶劑為主,溫度以33℃為宜.根據這一特點.有人設汁了一個兩級連續發酵裝置.第一級保持37℃,PH4.3,培養液的稀釋率為0.125/h(即流速控製成8h更換一次容器內的培養液),第二級為33℃,稀釋率為0.04/h(即25h更換培養液一次)。利用這樣的裝置可在1年多的時間內連續運轉,並達到較單級連續培養好得多的生產效益.在我國,早在20世紀60年代,就已采用高效率的多級連續發酵法大規模地生產丙酮、丁醇等溶劑。
連續培養如用於生產實踐上,就稱為連續發酵。連續發酵與單批發酵相比有許多優點:1.高效.它簡化了裝料.滅菌.出料.清洗發酵罐等許多單元操作,從而減少了非生產時間和提高了設備的利用率.2.自控.便於利用各種儀表進行自動控製。3.產品質量較穩定。4.節約了大量動力、人力、水和蒸汽,且使水.汽.電的負荷均勻合理。
與一切事物一樣.連續培養或連續發酵也有其缺點.最主要的是菌種易於退化。可以設想,處於如此長期高速繁殖下的微生物,即使其自發突變幾率極低.也無法避免變異的發生,尤其發生比原生產菌株生長速率低、營養要求高和代測產物少的負變類型。其次是易遭雜菌汙染。可以想象,在長期運轉中,要保特各種設備無滲漏,尤其是通氣係統不出任何故障,是極其困難的。因此.所謂“連續”是有時間限製的,一般可達數月至一.二年。此外,在連續培養中,營養物的利用率一般亦低於單批培養。
在生產實踐上,連續培養技術已廣泛應用於酵母菌體的生產,乙醇、乳酸和丙酮、丁醇等發酵,以及用假絲酵母進行石油脫蠟或是汙水處理中。國外還把微生物連續培養的原理擴大運用於提高浮遊生物的產量,並收到了良好的效果(在25℃下,日產量可比原有方法提高1倍)。
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