分批培养法( 二 ) _生活百科

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细胞生长速度系指单位容积于单位时间内细胞的增加量。细胞生长速度与比生长速率均是细胞悬浮培养过程中重要的概念。比生长速率与生物物种有关，生物遗传性是决定比生长速率大小的重要因素，生物越高等，遗传信息越多，则比生长速率有越小的倾向。甚至某些微生物菌株比生长速率不是常数。此外，底物浓度、稀释作用、温度、pH及离子强度等许多因素对比生长速率都可能产生影响。讨论影响比生长速率的因素，目的在于如何控制细胞分批培养的最佳条件。1. 内生及代谢的影响当底物浓度低至一定程度时，常可观察到细胞不能发育的现象，此种现象可认为是细胞维持性代谢或其内生性代谢的影响，即细胞为了生存，必然需要消耗一定量的底物，亦是维持细胞代澍过程所需的最低能量。2．提高限制性底物浓度的影响限制性底物浓度的变化对比生长速率有一定影响，现以Azotobacter Vine|andii培养过程为例加以说明。当单罐连续培养处于稳态时(如分别为0.10、0.15及0.20 h-1)，在一定时刻(设此时t=0)将培养液中生长限制性底物(如葡萄糖)浓度从稳态的数含ppm提高1000倍，然后不再添加新鲜培养基，则连续培养方式即转换为分批培养方式，也即突然解除生长限制性底物的限制作用。3. 改变稀释率阶段的回响在以生长限制性底物s维持培养系统(设此时稀释率为D2)达到稳态的某个时刻后，改变稀释率并使其向D2阶段过渡，当稀释率达到D2时再实现新的稳态，在达到新的稳态之前出现不稳定态。4. 温度的影响温度对细胞体内各种生化反应的速率有很大影响，因而对细胞的生长繁殖速率影响很大。一般动物细胞的培养温度为31-39℃，植物细胞为25-30℃，微生物则可根据其最适培养温度分为低温菌(Psychrophile)、中温菌(Mesophile)和温高菌(Thefrnophile)三类。当温度低时，细胞的生长速率低，随着温度升高，细胞生长速率提高，当温度超出一定範围时，由于蛋白质等细胞结构物质变性而导致生长速率急速下降，甚至死亡。5. pH的影响pH也是影响细胞生长的一个很重要的因素。对于微生物，能进行生长的pH範围大约3～4个pH单位，最适pH範围为1～2个pH单位。一般来说，细菌在中性或弱硷性条件下生长良好，酵母和霉菌喜酸性，而乳酸菌和醋酸菌等则对低pH环境有很好的耐受。动物细胞对pH十分敏感，一般要求pH 7.0--,7.5，培养中要求pH波动小于0.1个pH单位，可通过调节CO2流量或滴加氨水来调整培养液的pH值。6. 溶解氧的影响许多细胞在培养时需要分子态氧作为电子传递过程的最终受体，而氧在培养液中的溶解度又极低，所以好氧培养过程需要不断向培养液通入空气。一般来说培养液的溶解氧浓度只要高于临界浓度就不会影响细胞的呼吸，但对于产品的生产而言，不同的过程对氧的要求也有很大的不同。有的产品的生产要求维持较高的溶氧浓度，而有的产品则只在较低的溶氧浓度下才有较高的产率。所以需要根据生物反应的特点，来控制培养液中的氧浓度，以便得到较高的产品得率。