恒化器

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微型恒化器

一种微生物连续培养器。它以恒定的速度流出培养液,使容器中的微生物生长繁殖始终低于最快生长速度。这种容器反映的是培养基化学环境恒定。而恒浊器反映的是细胞浊度(浓度)的恒定。

目录

简介

连续培养基(即恒化器)是由一个与水浴相连的水膜包围着的,温度(恒定)控制在20℃的夹层(双壁)玻璃容器(管)构成的.

将微生物或动植物的细胞在一定量的培养基中进行培养的一种方法。是连续培养的对应词。

分批培养所培养的细胞,通常是经过停止期、对数期、静止期的生长过程。在培养过程中,常有因培养基成分、细胞密度等发生变化,使细胞环境不能保持一定的欠缺,但所使用装置和方法均较连续培养法简便,所以被广泛使用。

恒化器培养微生物不经过“四个阶段”,菌群基本是在对数生长期旺盛生长,产量很大。  

连续培养

微生物的连续培养( continuous culture )是相对于分批培养而言的。连续培养是指在深入研究分批培养中生长曲线形成的内在机制的基础上,开放培养系统,不断补充营养液、解除抑制因子、优化生长代谢环境的培养方式。由于培养系统的相对开放性,因此,连续培养也称为开放培养( openning culture )。  

特点与优势

连续培养的显著特点与优势是,它可以根据研究者的目的,在一定程度上,人为控制典型生长曲线中的某个时期,使之缩短或延长时间,使某个时期的细胞加速或降低代谢速率,从而大大提高培养过程的人为可控性和效率。连续培养模式应用于发酵工业则称之为连续发酵( continuous fermentation )。

在连续培养过程中,它可以根据研究者的目的与研究对象不同,分别采用不同的连续培养方法。常用的连续培养方法有恒浊法与恒化法两类。  

恒浊法

所谓恒浊法是以培养器中微生物细胞的密度为监控对象,用光电控制系统来控制流入培养器的新鲜培养液的流速,同时使培养器中的含有细胞与代谢产物的培养液也以基本恒定的流速流出,从而使培养器中的微生物在保持细胞密度基本恒定的条件下进行培养的一种连续培养方式。用于恒浊培养的培养装置称为恒浊器( turbidostat )。连续培养装置(发酵罐, fermenter )用恒浊法连续培养微生物,可控制微生物在最高生长速率与最高细胞密度的水平上生长繁殖,达到高效率培养的目的。目前在发酵工业上有多种微生物菌体的生产就是根据这一原理,用大型恒浊发酵器进行恒浊法连续发酵生产的。与菌体相平衡的微生物代谢产物的生产也可采用恒浊法连续发酵生产。  

恒化法

恒化法是监控对象不同于恒浊法的另一种连续培养方式。恒化法是通过控制培养基中营养物,主要是生长限制因子的浓度,来调控微生物生长繁殖与代谢速度的连续培养方式。用于恒化培养的装置称为恒化器( chemostat 或 bactogen )。恒化连续培养往往控制微生物在低于最高生长速率的条件下生长繁殖。恒化连续培养在研究微生物利用某种底物进行代谢的规律方面被广泛采用。因此,它是微生物营养、生长、繁殖、代谢和基因表达与调控等基础与应用基础研究的重要技术手段。  

应用范围

分批培养与连续培养的分类是相对的。无论是基础研究还是在发酵工业生产实践中,为了达到某种特殊目的或提高培养效率,常常采取两种方法加以综合的培养方式。如在金霉素四环素抗生素发酵生产中,在细胞群体生长进入稳定期,抗生素开始大量合成时进行补料,适当增加发酵液中合成四环类抗生素的底物量和维持细胞生存所需要的低微浓度的营养物,使细胞在非生长繁殖状态下合成抗生素的持续时间延长,从而达到提高单位发酵液中抗生素总量(效价)之目的。 在这种细胞生长繁殖与目的产物合成处于阶段分明的不同时期工艺技术,要大幅度地延长目的产物合成期是难以做到的。因为,随着对细胞自身具有一定毒害作用的抗生素在细胞内外环境中浓度的提高,其它对细胞生存不利的代谢产物在环境中的量也在同时增加,会制约细胞长时间维持抗生素合成的高效率。通过补料,适当增加营养,可以延缓了细胞衰老自溶崩溃,但是,应该指出细胞走向终止代谢与死亡的方向并没有改变,进程并没有阻断。也即通过调控营养物配方与补料方式,不可能达到细胞不衰老而无限延长抗生素高效率合成时间。这与人类求长生不老之术不可能达到同理。因此,基于上述理由, 金霉素与四环素发酵生产周期不长,一般在 110~150 小时。一罐发酵成熟后即行放罐,接着开始另一罐的发酵,批次明显。这种类型的发酵方式,既不是严格意义的分批培养方式,也不是严格意义的连续培养方式,一般称之为补料分批培养或半连续培养,在发酵工业上也称为半连续发酵。这种半连续发酵方式在当代发酵工业上应用最为广泛。

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