1. Періодичне культивування залежить від кінетичної кривої росту мікроорганізмів:

Лаг-фаза – клітини адаптуються до нових умов (рН, концентраціяпоживних речовин). Ця фаза спостерігається кожен раз, якщо посівний матеріал отриманий з культури у стаціонарну фазу. Тривалість лаг-фази залежить від часу знаходження у стаціонарній фазі і від відмінностей попереднього і нового середовища.

Якщо посівний матеріал отриманий від культури у експоненціальну фазу – ріст почнеться зразу без вираженої лаг-фази.

Експоненціальна фаза характеризується діленням клітин, при цьому питома швидкість росту залишається постійною.

В результаті виснаження лімітуючого субстрату або накопичення продуктів метаболізму, які пригнічують ріст, збільшення клітин припиняється і культура переходить у стаціонарну фазу. Біомаса залишається постійною, метаболізм змінюється. В цей період синтезуються вторинні метаболіти.

Фаза відмирання – енергетичні запаси закінчуються, метаболізм припиняється. Ферментацію зупиняють у стаціонарну фазу.

2. Періодична культура з додаванням субстрату.

У ферментер періодично додають субстрат, а кінцевий продукт збирають лише по завершенню культивування. Додавання субстрату призводить доподовження експоненціальної та стаціонарної фаз, а також до збільшення біомаси та кількості метаболітів.

У стаціонарну фазу мікроорганізми синтезують протеолітичні ферменти, які руйнують усі білки. Тому, якщо метою культивування є отримання білкових продуктів, треба зупинити ферментацію до цієї фази. В залежності від генотипу мікроорганізмів та природи рекомбінантного білка під час періодичної ферментації з додаванням субстрату вихід продукту може зрости на 25-1000% у порівнянні з простою періодичною ферментацією. Періодичне культивування з додаванням субстрату можна використовувати для культивування клітин тварин та комах.

3. Безперервна культура характеризується стаціонарними умовами – видалення клітин урівноважується їх збільшенням за рахунок поділу. Широке розповсюдження набули системи:

3.1.Хемостат - сталість хімічних характеристик та складу середовища, у якому знаходяться мікроорганізми Це процес, при якому у культуру з постійною швидкістю безперервно подається свіже поживне середовище, а об’єм культури підтримується на постійному рівні шляхом безперервного видалення частини культуральної рідини. Базується на твердженні – абсолютна концентрація клітин не залежить від поживних речовин, які знаходяться у середовищі і лише від субстрату, якій лімітує ріст. Середовище складають так, щоб усі поживні компоненти були у надлишку у порівнянні з компонентами, які необхідні для синтезу клітини у необхідній концентрації. Цей єдиний компонент, якого не стає лімітує ріст та контролює величину мікробної популяції у сталому стані.

3.2.Турбидостат – це культивування де постійна концентрація мікроорганізмів підтримується шляхом регулювання оптичної щільності культури. У разі перевищення встановленого рівня вмикається насос, якій подає свіже середовище.

3.3. Система безперервного культивування поршневого типу – дозволяє імітувати періодичне культивування. Використовується лише у лабораторних умовах.

Стерильне та нестерильне культивування.

Ідеальний варіант припускає 100% домінування виробничої культури. Однак, на практиці ця умова не виконується. Реально вдається забезпечити переважний ріст та життєздатність штаму-продуценту. Особливо це має значення на початку ферментації. У подальшому з’являється стороння мікрофлора і завдання біотехнолога створити умови культивування, які б пригнічували ріст сторонньої мікрофлори. Це так звана нестерильна ферментація, яка насправді не існує, тому що створюються такі умови, які забезпечують домінування виробничого штаму над сторонньою мікрофлорою. Приклад - культивування у безперервних умовах кормових дріжджів, отримання оцтової кислоти при низьких рН, отримання кормового вітаміну В₁₂ та анаеробне бродіння органічних речовин з використанням термофільних мікроорганізмів в температурних умовах 50-55^оС. також можна збільшити частку посівного матеріалу до 20-25%.