半连续发酵的特点

细履平沙

微生物发酵可分为分批、补料分批、半连续、连续等多种模式。分批发酵的人力、物力消耗较大，每批发酵都需要进行装料、灭菌、接种、放料、清洗等操作，工序繁琐，发酵周期较长，生产效率较低；补料分批发酵虽可通过补料补充养分或前体的不足，但是由于有代谢产物的不断积累，产物合成最终难免受到阻遏；连续发酵较分批发酵和补料分批发酵生产强度大大提高，但容易遭受杂菌的污染，菌种易退化，设备投资较大，且发酵产物浓度较低；半连续发酵过程中，通过放掉部分发酵液再补入新鲜培养基，不仅可以补充养分和前体，而且代谢有害物被稀释，从而有利于产物的继续合成。半连续发酵工艺的应用可以起到缓解产物抑制和避免代谢副产物积累的作用，改善了微生物的培养环境，有助于保持菌体活力的稳定，这也使其在某些初级代谢产物的生产过程中得到了应用，如醋酸、乙酸和乳酸等。对于某些次级代谢产物如青霉素、赤霉素、环孢菌素和洛伐他汀等，其最高的生产速率仅在某些瞬态条件下才能达到。采用半连续发酵工艺不仅可以使这种瞬态条件反复出现，而且还可以提高设备的利用率，因此半连续发酵工艺在次级代谢产物的生产方面有着重要的应用。除适合于动物消化道内微生物的体外培养外，半连续培养模式还能满足一些特殊微生物的培养要求。Manu等在研究厌氧条件下污泥对靛类染料和偶氮染料废水的脱色作用时指出，水流停留时间对脱色效率有关键影响。相对于其他的操作方式，采用半连续操作方式可以同时达到更长的水流停留时间和更高浓度的生物量，因此该操作模式比较适合于污泥对染料废水的脱色。Tripathi等在研究微藻对重金属的生物监控作用时指出，连续培养系统和半连续培养系统均接近于天然湖泊的环境，但连续培养系统需要有精密的设备且操作繁琐，因此半连续培养系统更适用于微藻对重金属敏感度的研究。