补料分批培养又称半连续培养或流加培养,是根据菌株生长和初始培养基的特点,在分批培养的某些阶段适当补加培养基,使菌体或其代谢产物的生产时间延长。补料分批培养克服了连续培养存在的问题,打破了只局限于酒精发酵、单维胞蛋白培养及丙酮/丁醇发酵等少数工业生产应用的局限,在实际生产中的广泛运用,常用于需要细胞高密度培养、生产次级代谢产物等发酵工业。
补料分批培养补料分批培养的优点体现在如下几个方面。
(1)可以消除底物抑制
某些微生物的生长受到高浓度底物的抑制,采用补料分批培养可以从较低的底物浓度开始培养,随后通过不断的流加限制性底物,使菌体能够不断生长,代谢产物也能不断地积累。对于存在葡萄糖效应的体系,通过补料操作,可以避免葡萄糖效应对微生物生长和产物积累的影响。
(2)可以达到高密度细胞培养
补料分批培养能不断地向发酵罐补偿限制性底物,微生物始终能有充分的营养繁殖,菌体密度可以不断增加,通过选择适当的补料策略并配合氧传递条件的改进,最高细胞密度可达到150g干细胞/L。对于以细胞本身或胞内产物作为目标产物的发酵过程,高密度培养可以大大提高生产效率。
(3)延长次级代谢产物的生产时间
次级代谢产物的合成在生长到达稳定阶段时才开始合成,因此与稳定阶段的细胞密度和延续时间直接相关。通过补料就可以给微生物生长提供所需要的营养,延长稳定期的时间,达到较高的生产水平。
(4)稀释有毒代谢产物
微生物在代谢过程中分泌出一些有毒的代谢产物,对微生物本身的生长产生影响。通过流加就能够稀释有毒的代谢产物,减轻毒害作用。对于目标产物抑制的情况,流加操作也能起到稀释产物,降低抑制作用的效果。
(5)降低染菌和避免遗传不稳定性
补料分批培养的操作时间有限,因此在染菌控制方面不像连续培养那样严格,菌种的遗传不稳定性问题的影响也与间歇培养类似,操作和控制都比较简单。
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