- Nuôi cấy bề mặt (surface cultivation): Thường vi sinh vật phát triển trên bề mặt mơi trường Ví dụ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường thạch trong hộp Petri hay phát
1. Bể hiếu khí khuấy trộn hồn tồn thơng thường.
4.1.3.3. Sinh trưởng của vi sinh vật trong quá trình lên men liên tục
Khi sử dụng hệ thong lên men liên tục chemostat để nuôi cấy vi sinh vật người ta đưa môi trường vơ khuẩn vào bình ni cấy với lượng tương đương với tốc độ đưa môi trường chứa vi khuẩn ra khỏi bình ni cấy (xem hình 4.20). Trong mơi trường một số chất dinh dưỡng thiết yếu (như một vài acid amin) cần khống chế nồng độ trong một phạm vi nhất định. Vì vậy tốc
độ sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ thống quyết định bởi tốc độ môi trường mới được đưa vào hệ thống và nồng độ tế bào phụ thuộc vào nồng độ các chất dinh dưỡng được hạn chế. Nhịp độ đổi mới chất dinh dưỡng biểu thị bởi nhịp độ pha loãng D (dilution rate). Tốc độ lưu thông của chất dinh dưỡng (ml/h) được biểu thị bằng f và thể tích bình ni cấy là V (ml).
Nếu ta gọi dung tích của bình ni cấy là v (lit) và tốc độ dịng mơi trường đi vào là f (lít) trong 1 (giờ), thì khi đó tốc độ pha lỗng (cịn gọi là hệ số phá loãng) D sẽ là:
D = f / V (3.1)
Như vậy đại lượng D biểu thị sự thay đổi dung tích mơi trường trong 1 giờ. Nếu cho Chemostat chạy, trong nồi có chứa một lượng vi khuẩn là X khơng sống được vì một ngun nhân nào đó thì chúng sẽ bị rửa ”sạch” khỏi bình ni cấy, tốc độ rửa sạch vi khuẩn khỏi bình được tính bằng cơng thức:
Dx = - dx / dt (3.2)
Cịn nếu vi sinh vật phát triển trong bình ni cấy thì số lượng vi sinh vật sẽ tăng lên theo thời gian và phụ thuộc vào tốc độ sinh trưởng riêng:
x = dx / dt (3.3)
Do đó tốc độ thay đổi mật độ huyền phù vi khuẩn trong bình sẽ bằng tổng của x và - Dx, kết hợp phương trình (2) và (3) ta có:
dx / dt =x – Dx hay dx / dt = (– D)x (3.4) Từ phương trình (4) ta thấy có thể xảy ra 3 trường hợp:
a. Khi tốc độ sinh trưởng () của vi sinh vật lớn hơn tốc độ pha lỗng (D) thì mật độ huyền phù vi khuẩn sẽ tăng lên theo thời gian:> D thì dx / dt > 0
b. Khi < D thì dx / dt < 0, trong trường hợp này mật độ huyền phù vi khuẩn giảm, kết quả cuối cùng có thể làm cho vi sinh vật bị rửa ”sạch” khỏi bình.
c. Nếu tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật đúng bằng hệ số pha lỗng, thì số tế bào mất đi do đi ra khỏi bình và số tế bào tăng thêm do chúng nhân lên bằng nhau. Tức là mật độ tế bào trong dịch huyền phù không thay đổi theo thời gian.
Nghĩa là= D thì dx / dt - 0, tức là x không đổi theo thời gian.
Như vậy, ta có thể điều chỉnh q trình này ở Chemostat (đo mật độ huyền phù) hay ở Turbidostat (đo độ đục nhờ tế bào quang điện). Khi làm cho dịng mơi trường chảy vào chậm, thì số lượng tế bào trong bình tăng lên và vì thế dẫn đến làm giảm tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, giảm cho đến lúc đúng bằng tốc độ dịng mơi trường vào bình (đúng hơn là hệ số pha lỗng D). Ngược lại, khi tăng tốc độ mơi trường, số lượng tế bào giảm đi, vì vậy tốc độ sinh trưởng của chúng tăng lên một cách tương ứng. Phương pháp này được ứng dụng có hiệu quả trong phản ứng enzyme.