Организация любого микробиологического процесса синтеза практически важных веществ начинается с изучения физиологии продуцента.
Необходимо изучить характер питания продуцента, а также влияние внешних факторов на состояние клеток и популяций. Вопросы эти выясняются путем оптимизации исследуемого процесса. Основой для этого является культивирование микроорганизмов в контролируемых и управляемых условиях.
Оптимизация давно существующих промышленных процессов начиналась с эмпирического подбора условий методом «проб и ошибок». При большой затрате времени и труда в конечном итоге устанавливали состав сред и режим культивирования, наиболее приемлемые экономически и, которые в дальнейшем также эмпирически возможно совершенствовать при ведении процесса в промышленном масштабе.
Долгое время не существовало иного способа культивирования микроорганизмов в лаборатории, кроме периодического: засев — размножение продуцента — съем выросшей культуры и выделение нужного продукта из клеток или из среды.
В промышленности с давних пор существовали и другие способы культивирования микроорганизмов: непрерывно-проточный метод получения этилового спирта из мелассы и проточный метод получения уксуса из спирта при помощи бактерий, иммобилизованных на твердой фазе — древесных стружках. Эти методы пришли в лабораторную практику на десятилетия позже, когда появились новые технические возможности и новые взгляды на проблемы культивирования микроорганизмов.
По мере развития технологии производства, изучения физиологии и биохимии микроорганизмов методы их культивирования в лаборатории и в промышленности совершенствовались и видоизменялись. Многие технологические приемы проведения химических реакций оказались пригодными для микробиологических процессов, прежде всего проведения их в реакторах — ферментерах со всем необходимым для этого оснащением. Существует ряд методов культивирования микроорганизмов, применяемых на лабораторном этапе разработки промышленного процесса, а затем ведутся в укрупненном масштабе в емкостях среднего размера (десятки литров) и, наконец, —в крупномасштабном варианте, в емкостях в сотни кубометров. Все методы культивирования микроорганизмов делятся на периодические и непрерывные
