- 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
3.1.2.4. Tối ưu hóa thành phần môi trường
Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật được xác định bằng thực nghiệm, với mục đích lựa chọn mơi trường dinh dưỡng để nuôi cấy thu nhận được lượng sản phẩm tối đa. Đây là cơng việc vất vả, lâu dài địi hỏi người nghiên cứu phải có kiến thức sâu về sinh lý vi sinh vật. Thành phần môi trường và điều kiện tối ưu được xác định bằng hai cách: chọn lọc thực nghiệm lâu dài qua nhiều giai đoạn và sử dụng phương pháp tốn học mơ hình hóa thực nghiệm.
Cách thứ nhất là phổ biến từ trước tới nay trong công tác nghiên cứu vi sinh vật. Người ta xác định tính chất thành phần mơi trường dựa trên đặc điểm sinh lý của vi sinh vật, còn nồng độ được xác định bằng hàng loạt các thí nghiệm, trong đó cấu tử của môi trường được thay đổi trong khoảng giới hạn, còn cấu tử khác giữ nguyên. Cách này đáng tin cậy, nhưng mất nhiều thời gian.
Cách thức hai là sử dụng phương pháp tốn học kế hoạch hóa thực nghiệm cho phép xác định nhanh các chế độ và thành phần tối ưu của mơi trường dinh dưỡng. Tối ưu hóa gồm hai giai đoạn: ở giai đoạn đầu cần xác lập bằng hàng loạt thí nghiệm nhằm xác định ý nghĩa của các yếu tố nghiên cứu, xác định hướng và mức độ biến đổi của mỗi yếu tố trong thí nghiệm của q trình tối ưu hóa. Sau đó thực hiện kế hoạch hóa dựa theo các yếu tố 2nlà việc thể hiện tất cả các tổ hợp có thể có giữa n các yếu tố nghiên cứu. Mỗi yếu tố đều được kiểm tra đồng thời và không phụ thuộc vào nhau ở 2 mức độ: cận trên (+) và dưới (-) khi tối ưu hóa thành phần mơi trường. Trung tâm của thực nghiệm là mức độ trung bình hay là mức cơ bản (0), tức là số trung bình cộng giữa mức trên và mức dưới của mỗi yếu tố. Giai đoạn thứ hai là bản thân q trình tối ưu hóa mơi trường theo phương pháp lên dốc (phương pháp Box-Wilson). Nhiệm vụ trong giai đoạn này là tìm một tương quan tối ưu cho các yếu tố quan trọng nhất (có ý nghĩa nhất) trên cơ sở cố định các yếu tố còn lại.