Способы культивирования микроорганизмов.

Культивирование микроорганизмов можно поводить поверхностным или глубинным, периодическим или непрерывным методами, в аэробных или анаэробных условиях. Большое значение при выборе способа культивирования имеет отношение выбранного культивируемого микроорганизма к молекулярному кислороду и конечная цель культивировании, которой может быть либо накопление биомассы клеток, либо получение определенного метаболита (спирта, фермента, витамина, аминокислоты и т.д.).

Поверхностное культивирование.

При поверхностном культивировании микроорганизмы развиваются на поверхности питательной среды. Среды могут быть плотными, сыпучими или представлять собой тонкий слой жидкой среды. Практически метод применим только для культивирования аэробных микроорганизмов. В этом случае микроорганизмы получают кислород непосредственно из воздуха. Важным условием реализации метода является большая площадь соприкосновения поверхности питательной среды с окружающим воздухом. В жидких средах аэробные микроорганизмы часто растут, образуя на поверхности пленку. Факультативные анаэробы развиваются не только на поверхности, но и в толще жидкой среды, вызывая более или менее равномерное ее помутнение.

Поверхностное культивирование микроорганизмов применяют в лабораторной практике.

Глубинное культивирование.

Глубинный метод культивирования является более совершенным по сравнению с поверхностным. При этом микроорганизмы растут и развиваются во всем объеме питательной среды. При глубинном культивировании применяют жидкие питательные среды. Метод можно использовать для выращивания аэробов и анаэробов.

Образующиеся при глубинном культивировании остатки питательной среды, растущие в ней микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности называют культуральной жидкостью.

При глубинном культивировании аэробные микроорганизмы используют растворенный в среде кислород. Вместе с тем растворимость кислорода в воде невелика, поэтому для нормального роста аэробных микроорганизмов в толще среды, ее необходимо постоянно аэрировать - подводить кислород во всю толщу жидкой среды. В результате питательная среда насыщается кислородом воздуха и создаются благоприятные условия для развития аэробов.

В лабораторной практике способ глубинного культивирования реализуется путем использования специальных установок – качалок, обеспечивающих встряхивание или вращение колб и пробирок со скоростью 100-200 об/мин и более. Чем больше скорость вращения, тем больше поверхность соприкосновения среды с воздухом и выше насыщение ее кислородом. Помимо перемешивания, аэрировать питательную среду можно продуванием (барботированием) через ее толщу стерильного воздуха. Этот способ аэрации используется в лабораторной практике и в промышленности. где его применяют при производстве антибиотиков, ферментов, витаминов, органических кислот, микробной биомассы. В промышленных масштабах глубинное культивирование осуществляют в специальных аппаратах – ферментаторах.

Глубинное культивирование имеет ряд преимуществ по сравнению с поверхностным – это сокращение производственных площадей, возможность автоматизации, удобство выделения конечного продукта, и главное - возможность осуществления процесса непрерывного культивирования.