微生物的连续培养（一）

来源：青岛海博

   连续培养又称开放培养，是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。
   连续培养是在研究典型生长曲线的基础上，通过认识稳定期到来的原因，井采取相应的有效措施而实现的。具体地说，当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时．一方面以一定速度连续流加新鲜培养基，井立即搅拌均匀，令一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。这样，培养物就达到动态平衡，其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上。
    连续培养器的类型很多。
    以下仅对控制方式和使用目的不同的两种连续培养器的原理做一简单介绍。
    （一）恒浊器
    这是根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。在这一系统中，当培养基的流速低于微生物生长速度时，菌体密度增高，这时通过光电控制系统的调节，可促使培养液血速加快．反之亦然，井以此来达到恒密度的目的。因此，这类培养器的工作精度是由光电控制系统的灵敏度来决定的。
    在恒浊器中的微生物，始终能以最高生长速度进行生长。并可在允计范围内控制不同的菌体密度．在生产实践上，为了获得大量菌体或与菌体生长相平行的某些代谢产物如乳酸、乙醇时，都可以利用恒浊器.
     (二）恒化器
    与恒浊器相反．恒化器是一种设法使培养液流速保持不变。并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。这是一种通过控制某一种营养物的浓度，使其始终成为生长限制因子的条件下达到的，因而可称为外控制式的连续培养装置。可以设想，在恒化器中。一方面菌体密度会随时间的增长而增高，另一方面，限制生长因子的浓度又会随时间的增长而降低．两者互相作用的结果，出现微生物的生长速率正好与恒速流入的新鲜培养基流速相平衡。这样，既可获得一定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，却能保持稳定菌体密度的菌体。

微生物的连续培养（二）

                      
    恒化器主要用于实验室科学研究中，尤其用于与生长速率相关的各种理论研究中。它与恒浊器明显不同，按照培养器的级数，可把连续培养器分成单级连续培养器与多级连续培养器两种，上面已经提出，如果某微生物代谢产物的产生速率与菌体生长速率相平行，就可以采用单级恒浊器来进行研究或生产。相反，如果要生产的恰恰是与菌体生长不平行的那些发酵产物，例如丙酮．丁醇等时．就应根据两者的产生规律，设计与其相适应的多级连续培养装置。
    现以丙酮丁醇的发酵生产为例来说明采用两级连续培养的必要性和优点。丙酮丁醇生产菌--丙酮丁醇梭菌的生长可分两个阶段：前期较短，以产菌体为主，生长温度以37℃为宜，后期较长，以产溶剂为主，温度以33℃为宜．根据这一特点．有人设汁了一个两级连续发酵装置．第一级保持37℃，PH4.3，培养液的稀释率为0.125/h(即流速控制成8h更换一次容器内的培养液)，第二级为33℃，稀释率为0.04/h(即25h更换培养液一次）。利用这样的装置可在1年多的时间内连续运转，并达到较单级连续培养好得多的生产效益．在我国，早在20世纪60年代，就已采用高效率的多级连续发酵法大规模地生产丙酮、丁醇等溶剂。
    连续培养如用于生产实践上，就称为连续发酵。连续发酵与单批发酵相比有许多优点：1.高效．它简化了装料．灭菌．出料．清洗发酵罐等许多单元操作，从而减少了非生产时间和提高了设备的利用率．2.自控．便于利用各种仪表进行自动控制。3.产品质量较稳定。4.节约了大量动力、人力、水和蒸汽，且使水．汽．电的负荷均匀合理。
    与一切事物一样．连续培养或连续发酵也有其缺点．最主要的是菌种易于退化。可以设想，处于如此长期高速繁殖下的微生物，即使其自发突变几率极低．也无法避免变异的发生，尤其发生比原生产菌株生长速率低、营养要求高和代测产物少的负变类型。其次是易遭杂菌污染。可以想象，在长期运转中，要保特各种设备无渗漏，尤其是通气系统不出任何故障，是极其困难的。因此．所谓“连续”是有时间限制的，一般可达数月至一．二年。此外，在连续培养中，营养物的利用率一般亦低于单批培养。
    在生产实践上，连续培养技术已广泛应用于酵母菌体的生产，乙醇、乳酸和丙酮、丁醇等发酵，以及用假丝酵母进行石油脱蜡或是污水处理中。国外还把微生物连续培养的原理扩大运用于提高浮游生物的产量，并收到了良好的效果（在25℃下，日产量可比原有方法提高1倍）。