Периодическое культивирование
Глубинное культивирование микроорганизмов можно проводить по периодической или непрерывной схеме.
При периодическом режиме культивирования весь объем питательной среды засевают посевной культурой, и выращивание ведут в оптимальных условиях определенный период времени до накопления нужного количества целевого продукта, т.е. процесс осуществляется в закрытой системе.
При таком режиме клетки все время находятся вменяющихся условиях. Сначала они имели в избытке питательные вещества, затем постепенно наступает недостаток питания и отравление вредными продуктами обмена. В результате непрерывно изменяется скорость роста культуры, ее физиолого-биохимические и морфологические показатели. В таких условиях роста культура проходит несколько фаз развития, из которых можно выделить четыре основные: (рис. 3.2).
|
lgN2
lgN1
 |
τ1 τ2 τ ,час
продолжительность культивирования
Рис.3.2. Фазы развития культуры микроорганизмовпри периодическом культивировании.
I – лаг-фаза; II – логарифмическая фаза; III – стационарная фаза; IV – фаза отмирания.
N – численность микробных клеток;
Первая фаза – называется «лаг-фаза», или фаза задержки роста, следует непосредственно за внесением посевного материала в питательную среду. В этой фазе микроорганизмы не размножаются, а адаптируются к новым условиям среды. Наблюдается увеличение содержания нуклеиновых кислот в клетках и увеличение их размеров. Численность культуры не увеличивается.
Вторая фаза - фаза логарифмического роста (или экспоненциальная) характеризуется высокой скоростью размножения клеток, так как в среде высока концентрация питательных веществ и незначительное количество вредных продуктов клеточного обмена. Численность популяции увеличивается с максимальной скоростью. В благоприятных условиях микробные клетки делятся каждые 20-30 мин, их число увеличивается в геометрической прогрессии.
Третья фаза - стационарная (фаза зрелости). Размножение микроорганизмов замедляется, скорость роста уменьшается вследствие истощения питательных веществ и накопления продуктов обмена. В результате скорость роста выравнивается со скоростью отмирания культуры и какое-то время число клеток остается постоянным, т.е. наблюдается состояние динамического равновесия.
Четвертая фаза - фаза отмирания, когда скорость отмирания клеток превышает скорость роста. Это происходит вследствие истощения питательной среды, накопления в ней токсичных продуктов обмена и автолиза культуры.
Недостаток периодического культивирования– постоянное изменение условий и нерациональные затраты времени на прохождение всех четырех стадий развития культуры, причем период самой активной фазы – логарифмической - занимает небольшую часть цикла. Этот недостаток устранен в схеме непрерывной схеме.