批培养-定义，原理，过程，应用，限制

批培养定义

• 在分批发酵中，除大气气体、用于pH控制的酸或碱和消泡剂外，所有培养基组分在培养开始时都放置在反应器中．
• 随着时间的推移，养分浓度不断变化，系统保持不稳定。
• 微生物代谢产物可在微生物培养期的初级或次级阶段产生。
• 当所有营养物质耗尽或达到所需的产品浓度时，发酵即终止。

批处理培养具有以下值得一提的优点:

1. 由于生长周期短，减少了污染或细胞突变的风险。
2. 与相同生物反应器容量的连续工艺相比，资本投资更低。
3. 更灵活的不同产品/生物系统。
4. 较高的原材料转换水平，导致受控的生长期。

批量培养原则

• 分批发酵系统是一个封闭系统。
• 在t=0时，将发酵罐内灭菌后的营养液接种微生物，在适宜的温度和气体环境下进行适宜的孵育时间。
• 在整个发酵过程中，除了氧气(在好氧微生物的情况下)、消泡剂、酸或碱来控制pH值外，什么也不添加。
• 培养基的组成、生物量浓度和代谢物浓度通常由于细胞的代谢而不断变化。

在无菌营养液中接种微生物，在生理条件下培养，观察到四个典型的生长阶段。

• 停滞阶段
• 日志相
• 固定相
• 死亡期

批量培养工艺

• 批培养从灭菌开始，然后在无菌培养物中接种微生物(约占总体积的2- 5%)。
• 反应混合物中营养物质、维生素和微生物细胞的百分比以及反应周期中的温差。
• 适当的混合使它们保持在可接受的浓度和温度。
• 该过程是在厌氧条件下进行的，通过气泡氧进入或排出，同时添加酸性或碱性溶液来控制pH值。
• 当泡沫传感器指示添加消泡剂。
• 微生物生长可以持续几天、几周或几个月。
• 在滞后阶段，在发酵开始时观察到很少或没有生长，这取决于微生物和环境之间的物理化学平衡。
• 一旦细胞适应了新的生长条件，就进入指数生长阶段。
• 初级代谢物在对数或指数阶段产生，当生长停止时它们的形成减少。例如,酿酒酵母产生乙醇作为主要代谢物。
• 当细胞进入静止期，次生代谢物产生。大多数抗生素是作为次级代谢产物代谢的。例如,青霉菌chrysogenum产生青霉素作为次级代谢产物。
• 当达到以下一种或多种状态时，发酵终止:
  • 由于营养物质的消耗或有毒化合物的形成，微生物的生长已经停止;
  • 在固定的预定时期之后;
  • 已达到所需产品的浓度。

批量培养应用

1. 它有利于生物质(贝克酵母)和初级代谢物(乳酸、柠檬酸、乙酸或乙醇的生产)的构建。
2. 在食品工业中，有机酸被用作防腐剂或酸化剂(乳酸、柠檬酸和醋酸)，酒精饮料(葡萄酒、啤酒和蒸馏酒，即白兰地、威士忌和朗姆酒)，甜味剂(如天门冬氨酸)或氨基酸用作调味剂(如味精)是批量种植生产的各种产品。

批培养的局限性

1. 由于营养消耗和废物积累，微生物暴露在批量培养中不断变化的环境条件下。
2. 到达端点后，必须重新启动批培养。在大型生物反应器中，清空、清洁和重新填充反应器需要很长时间。
3. 在批量培养中，低生产率是连续两个批次中高停机时间(用于清洗、灭菌和启动另一个批量培养的非生产时间)的结果。
4. 有毒代谢物的积聚有时会抑制细胞生长和产物合成。

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