菌株。 以上主要是从微生物的代谢调节机制出发探讨获得代谢产物过量生产的方法。但是，微 生物代谢产物特别是次级产物形成的途径和调节控制机制是相当复杂的，研究得比较清楚的 只是少数。因此，上述方法的应用往往也是经验性的。 在生产实践中为提高微生物产品产量和品质经常使用的方法是诱变后随机筛选和发酵 条件的优化。近年来运用遗传工程的方法以获得代谢产物的过量生产是很活跃的研究领域。 三、高浓度微生物的培养 1，为什么要采用高浓度微生物的培养？ 微生物液体发酵大都采用分批培养，这种培养方式的缺点是：发酵液中最终细胞浓度不 高。如果通过改进工艺技术，使发酵液中微生物细胞增殖很高的浓度，那么，高浓度的细胞 将会产生高浓度的发酵产物，这样就可以大大提高发酵设备的利用率，降低生产成本。基于 这种目的，人们开始研究微生物高细胞浓度的培养技术。采用高细胞浓度培养技术，发酵液 中菌体浓度比分批式培养可高 10 倍以上。例如用高细胞浓度连续培养技术，培养大肠杆菌 HBl01(pPAKS2)，可得到 95g／L 的菌体。用同样的方法培养酒精酵母可得到 219g／L 的菌 体。而一般用分批法培养酵母和细菌，得到的菌体浓度仅为 10g／L 左右。2，高细胞浓度 培养技术的原理： 采用一定的工艺技术，保证微生物生长的适宜条件，延长微生物的指数增殖过程，从而 得到高浓度的细胞。 3，高细胞浓度培养技术的优点 （1）可大大提高发酵设备的利用率 （2）节省能源 4，高浓度细胞培养的方法 （1）流加培养 要保持微生物生长的适宜环境条件以达到高菌体浓度，就必须采用恰当的流加补料方 式，补充生长所需的所有营养物。 因渗透压的影响，在分批式培养中，不能靠过高地提高培养基浓度来获取高浓度的细胞 采用流加技术，可不断地满足菌体生长繁殖的需要，最终可以获得高浓度的细胞。采用流加 培养技术，还可以实现对发酵过程的控制，如控制代谢途径、菌体比生长速率等。这类技术 还有一大优点是，无需增添设备，只需改进工艺就可以在生产上广泛应用。流加培养技术还 可解决以下问题： 底物抑制：在许多发酵过程中，某些底物如乙醇和苯环类化合物，只有在低浓度情况下， 才不抑制菌体的生长。在分批培养中，若提高这些底物的浓度，就会出现底物对生长的抑制。 而在发酵过程中流加这类底物，控制它们在发酵液中的浓度，使之一方面能不断满足菌体生 长的需要，另一方面又不会抑制菌体的生长，这样，底物抑制就能被消除。 分解代谢阻遏：如果微生物利用葡萄糖等易于代谢的碳源，代谢产生的物质会使细胞内 的环腺苷酸浓度降低，造成某些酶终止合成，这种现象称分解代谢阻遏。在流加培养过程中， 缓慢流加这种碳源，可消除分解代谢阻遏作用。 葡萄糖效应：培养面包酵母时，存在一临界葡萄糖浓度，培养基中葡萄糖高于此浓度时， 会部分代谢成乙醇，甚至在有充足溶解氧的条件下也会产生乙酵，此现象称葡萄糖效应。采 用流加技术，可以控制葡萄糖浓度在此临界浓度以下，这样就可以防止乙醇产生，得到高浓 度的面包酵母。 为了实现需氧微生物的高浓度培养，需要一个能供给大量氧气的高性能发酵罐。溶解氧 浓度[DO]需要保持在每升几个微克以上，但也不能过高。大体上应该保持在 10-9g／L 以下。 不过，需氧微生物培养中，最容易缺乏的营养物仍然是[DO]。完全可以说[DO]是高菌体浓 度培养生长速率的控制因素。菌株。 以上主要是从微生物的代谢调节机制出发探讨获得代谢产物过量生产的方法。但是，微 生物代谢产物特别是次级产物形成的途径和调节控制机制是相当复杂的，研究得比较清楚的 只是少数。因此，上述方法的应用往往也是经验性的。 在生产实践中为提高微生物产品产量和品质经常使用的方法是诱变后随机筛选和发酵 条件的优化。近年来运用遗传工程的方法以获得代谢产物的过量生产是很活跃的研究领域。 三、高浓度微生物的培养 1，为什么要采用高浓度微生物的培养？ 微生物液体发酵大都采用分批培养，这种培养方式的缺点是：发酵液中最终细胞浓度不 高。如果通过改进工艺技术，使发酵液中微生物细胞增殖很高的浓度，那么，高浓度的细胞 将会产生高浓度的发酵产物，这样就可以大大提高发酵设备的利用率，降低生产成本。基于 这种目的，人们开始研究微生物高细胞浓度的培养技术。采用高细胞浓度培养技术，发酵液 中菌体浓度比分批式培养可高 10 倍以上。例如用高细胞浓度连续培养技术，培养大肠杆菌 HBl01(pPAKS2)，可得到 95g／L 的菌体。用同样的方法培养酒精酵母可得到 219g／L 的菌 体。而一般用分批法培养酵母和细菌，得到的菌体浓度仅为 10g／L 左右。2，高细胞浓度 培养技术的原理： 采用一定的工艺技术，保证微生物生长的适宜条件，延长微生物的指数增殖过程，从而 得到高浓度的细胞。 3，高细胞浓度培养技术的优点 （1）可大大提高发酵设备的利用率 （2）节省能源 4，高浓度细胞培养的方法 （1）流加培养 要保持微生物生长的适宜环境条件以达到高菌体浓度，就必须采用恰当的流加补料方 式，补充生长所需的所有营养物。 因渗透压的影响，在分批式培养中，不能靠过高地提高培养基浓度来获取高浓度的细胞 采用流加技术，可不断地满足菌体生长繁殖的需要，最终可以获得高浓度的细胞。采用流加 培养技术，还可以实现对发酵过程的控制，如控制代谢途径、菌体比生长速率等。这类技术 还有一大优点是，无需增添设备，只需改进工艺就可以在生产上广泛应用。流加培养技术还 可解决以下问题： 底物抑制：在许多发酵过程中，某些底物如乙醇和苯环类化合物，只有在低浓度情况下， 才不抑制菌体的生长。在分批培养中，若提高这些底物的浓度，就会出现底物对生长的抑制。 而在发酵过程中流加这类底物，控制它们在发酵液中的浓度，使之一方面能不断满足菌体生 长的需要，另一方面又不会抑制菌体的生长，这样，底物抑制就能被消除。 分解代谢阻遏：如果微生物利用葡萄糖等易于代谢的碳源，代谢产生的物质会使细胞内 的环腺苷酸浓度降低，造成某些酶终止合成，这种现象称分解代谢阻遏。在流加培养过程中， 缓慢流加这种碳源，可消除分解代谢阻遏作用。 葡萄糖效应：培养面包酵母时，存在一临界葡萄糖浓度，培养基中葡萄糖高于此浓度时， 会部分代谢成乙醇，甚至在有充足溶解氧的条件下也会产生乙酵，此现象称葡萄糖效应。采 用流加技术，可以控制葡萄糖浓度在此临界浓度以下，这样就可以防止乙醇产生，得到高浓 度的面包酵母。 为了实现需氧微生物的高浓度培养，需要一个能供给大量氧气的高性能发酵罐。溶解氧 浓度[DO]需要保持在每升几个微克以上，但也不能过高。大体上应该保持在 10-9g／L 以下。 不过，需氧微生物培养中，最容易缺乏的营养物仍然是[DO]。完全可以说[DO]是高菌体浓 度培养生长速率的控制因素