Question

如何利用微生物的生长规律来指导工业生产

Answer 1

1．缩短延滞期
在工业发酵和科学研究中，延滞期将延长生产周期而降低设备的利用率，通常采用一定的措施来缩短延滞期：
① 用遗传学方法改变菌种的遗传特性，使该菌延滞期缩短；
② 采用指数生长期的健壮菌种接种培养，可以缩短乃至消除延滞期；
③ 尽量使发酵培养基的组成接近种子培养基，并且适当丰富些，或在种子培养基中加入发酵培养基的成分，实验证实，接种到营养丰富的天然培养基中的微生物比接种到营养单调的组合培养基中的延滞期短；
④ 适当增加接种量，发酵工业上通常采用V种子：V培养基＝1∶20，最多达1∶10，利用较大的接种量以缩短甚至消除延迟期。
2．把握对数期
对数期期间，菌数增加最快，生长速率最大，在发酵工业中通过连续流加或补加发酵原料，使菌体随着营养浓度增加而提高生长速率，可以获得更多的菌体。
3．延长稳定期
微生物处于稳定期的长短与菌种特性和环境条件有关，在发酵工业中为了获得更多的菌体或代谢产物，还可以通过补料，调节pH值、温度或通气量等措施来延长稳定期。向发酵体系中连续流加营养物、移走代谢产物的培养方式即为连续培养。
微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一致的。一般认为微生物的初级代谢是释放生物能量和生成中间产物的过程，初级代谢生成的中间产物称为初级代谢产物，如氨基酸、核苷酸、乙醇等，它们对微生物的生存是必需的，各种微生物产生种类相似的初级代谢产物，并且这些产物的形成往往与微生物细胞的形成过程同步。在微生物分批培养过程中，微生物生长的稳定期是这些产物的最佳收获时机。另有一些代谢产物与微生物的生存、生长和繁殖无关，称为次级代谢产物，如抗生素、生长激素、生物碱、维生素、色素和毒素等。这些代谢产物的形成过程往往与微生物细胞生长过程不同步。在分批培养中，它们形成的高峰往往在微生物生长的稳定期后期或衰亡期。通过连续培养等方式，可以延长稳定期，提高次级代谢物的产量。
4．监控衰亡期
工业发酵中尽量阻止衰亡期的到来，但出现衰亡期是不可避免的，一旦进入衰亡期，积累的微生物代谢毒物可能与代谢产物发生反应或影响提纯，必须在合适的时候结束发酵。