[科普中国]-连续培养

概述

连续培养(continuous culture)又叫开放培养(open culture),是相对分批培养(batch culture)或密闭培养(closed culture)而言的。连续培养是采用有效的措施让微生物在某特定的环境中保持旺盛生长状态的培养方法。

微生物置于一定容积的培养基中，经过培养一段时间后，最后一次性地收获，称分批培养。在分批培养中，培养基是一次性加入的，不再补充，随着微生物的生长繁殖活跃，营养物质逐渐消耗，有害代谢产物不断积累，细菌的对数生长期不可能长时间维持。而连续培养是在研究典型生长曲线的基础上，认识到稳定期到来的原因，采取在培养器中不断补充新鲜营养物质，并搅拌均匀；另一方面，及时不断地以同样速度排出培养物（包括菌体和代谢产物），这样，培养物就达到动态平衡，其中的微生物可长期保持在对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。连续培养不仅可随时为微生物的研究工作提供一定生理状态的实验材料，而且可提高发酵工业的生产效益和自动化水平，此法已成为目前发酵工业的发展方向。

分类连续培养的方法主要有两类：

恒浊法其原理是根据培养器内微生物的生长密度，用光电控制系统（浊度汁）来检测培养液的浊度（即菌液浓度），并控制培养液的流速，从而获得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养液。当培养器中浊度增高时，通过光电控制系统的调节，可促使培养液流速加快，反之则慢，以此来达到恒密度的目的。

在恒浊器中的微生物．始终能以最高生长速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度。在生产实践中，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，可采用恒浊法。

恒化法与恒浊法不同的是，恒化法是使培养液流速保持不变，即控制在恒定的流速，使微生物始终在低于最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养方法。常通过控制某一种营养物的浓度，使其成为限制性的因子，而其他营养物均为过量，这样，细菌的生长速率将取决于限制性因子的浓度。随着细菌的生长，菌体的密度会随时间的增长而增高，而限制性生长因子的浓度又会随时间的增长而降低，两者相互作用的结果．出现微生物的生长速率恰好与恒速加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，但能保持稳定菌体密度的菌体。

恒化法连续培养主要用于实验室的科学研究中，特别是用于与生长速率相关的各种研究中1。

优点与缺点连续培养如用于发酵工业中．就称为连续发酵(continuous fermentation）。连续发酵与分批发酵相比有许多优点：

①自控性，便于利用各种仪表进行自动控制；

②高效，它使装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等工艺简化了，缩短了生产时间和提高了设备的利用效率；

③产品质量较稳定；

④节约了大量动力、人力、水和蒸汽，使水、汽、电的负荷减少。

但也存在不足之处：

①主要是菌种易于退化，使微生物长期处于高速繁殖的条件下，即使自发突变率很低，也难以避免

变异的发生；

②容易污染，在连续发酵中，要保持各种设备无渗漏，通气系统不出现任何故障，是极其困难的。因此，“连续”是有时间限制的，一般可达数月至一年、两年；

③连续培养中，营养物的利用率低于分批培养。

在发酵工业中，连续培养技术已广泛用于酵母单细胞蛋白的生产，乙醇、乳酸、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2。