Hodowla wgłębna – prowadzimy ją zawsze w płynnym podłożu, wzrost drobnoustrojów odbywa się w całej masie podłoża. Zapewniaja jednakowy dostęp każdej komórki do tlenu, składników pożywki, jednakową temperaturę oraz pH w każdym punkcie. Pozwala na optymalne warunki wzrostu i wytworzenia produktu, co daje większą wydajność niż w metodzie powierzchniowej.

Hodowla wstrząsana – typ hodowli wgłębnej, polega ona na ciągłym wstrząsaniu hodowli w czasie inkubacji. Wykorzystywana jest przede wszystkim jako hodowla kontrolna, do badania i powielania prób. Stanowi także etap namnażania materiału posiewowego, rzadko zaś jest hodowlą produkcyjną. Wyjściowym warunkiem w opracowaniu procesu produkcji enzymu jest znalezienie wysokowydajnego szczepu mikroorganizmów, co w praktyce technologicznej oznacza właściwe przygotowanie inokulum. Odbywa się to w kilku etapach:

Szczep na skosie -> kolba wstrząsana -> fermentor propagacyjny -> fermentor produkcyjny

Zawiesina, suspensja, jest to mieszanina (układ heterogeniczny) ciało stałe-ciecz, w którym cząstki fazy rozproszonej mają średnicę powyżej 0,1 µm. W zależności od średnicy cząstki te mogą być widoczne pod mikroskopem i ulegaćsedymentacji w ziemskim polu grawitacyjnym. Składniki zawiesiny można rozdzielić na sączku z bibuły filtracyjnej. 

Fermentor (bioreaktor)- urządzenie skonstruowane w sposób umożliwiający kontrolę procesu produkcyjnego i jego optymalny przebieg (pomiar i regulację parametrów) w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń; prowadzone są w nim: procesy mikrobiologiczne, enzymatyczne, jak również hodowle komórek organizmów wyższych; bardzo ważna jest (przy prowadzeniu procesów tlenowych) sprawność w zakresie wymiany masy (tlenu) oraz odprowadzania wydzielającego się ciepła. W warunkach laboratoryjnych stosuje się różne typy bioreaktorów o pojemności roboczej od kilku ml do kilkunastu litrów, natomiast w warunkach przemysłowych o pojemności od kilkudziesięciu litrów do kilkuset m³. Hodowla w fermentorze

umyć zbiornik, wysterylizować przed hodowlą, wykalibrować elektrody, przygotować sprzęt, wężyki, media sterylizowane w autoklawach, przygotować pokrywę, umieszcza się pożywkę, dodaje do niej, jeśli to konieczne, uzupełniające składniki, np. odpieniacz oraz doprowadza do odpowiedniego pH. Sterylizujemy w fermentorze w temperaturze 121^oC, pod ciśnieniem 1 atm przez określony czas. Po ochłodzeniu do temperatury hodowli, pH pożywki koryguje się do wskazanej wartości i wprowadzamy inokulum (10-20% objętości fermentora) -luzujemy króciec wlotowy, opalamy zwojem waty nasyconej spirytusem i otwieramy, opalamy szyjkę kolby z inokulum nad palnikiem, wlewamy inokulum do fermentora i natychmiast zamykamy króciec wlotowy (do dużych fermentorów produkcyjnych otrzymanie koniecznej ilości inokulum wymaga kilkuetapowego namnażania: probówka →kolba →mały fermentor (15dm³) →duży fermentor(3m³) →główny fermentor produkcyjny ). Podczas hodowli drobnoustrojów tlenowych konieczne jest mieszanie pożywki i ciągłe napowietrzanie przez przepuszczanie pod ciśnieniem sterylnego powietrza. Ilość powietrza, jego dyspersja (wymiary pęcherzyków) regulowana szybkością mieszania pożywki, stosowaniem specjalnych barboterów i przegród decydują często o efektywności całego procesu produkcyjnego. Intensywne napowietrzanie sprzyja pienieniu się pożywki. Fermentory wyposażone są w układ zapobiegający nadmiernemu powstawaniu piany (mechaniczne i chemiczne odpieniacze). Nadciśnienie powietrza lub innego gazu stosuje się w fermentorze by zapobiec przenikaniu do wnętrza niesterylnego powietrza i polepszyć efekty biosyntezy. Podczas prowadzenia hodowli mierzymy parametry: pO₂, pH, ilość enzymu, zmętnienie. W czasie procesu dostarczamy powietrze, niezbędny jest więc filtr wlotowy. Dostarczane pęcherzyki powietrza rozbijają się o mieszadło na mniejsze pęcherzyki. Powstaje piana. Można stosować odpieniacze chemiczne, które zmniejszają napięcie powierzchniowe cieczy; działają one na powierzchni cieczy, oraz mechaniczne. W fermentorach są czujniki, które informują o wysokim poziomie piany i zostaje uruchomiony wtedy mechaniczny odpieniacz. Jeśli on nie pomoże to zostaje uruchomiony chemiczny odpieniacz. Fermentor po określonym czasie hodowli opróżnia się ,ciecz pohodowlaną poddaje się pomiarom ilości drobnoustrojów i enzymów, fermentor czyści się i proces zaczyna się od nowa. Hodowlę należy oczyścić i zatężyć na specjalnych wyparkach.

Hodowla w stałym złożu (tzw. SSF czyli Solid State Fermentation) jest to hodowla w której wzrost drobnoustrojów I biosynteza danego produktu zachodzi na powierzchni stałego substratu. Jest polecona dla tlenowych mikroorganizmów ponieważ nie wytwarza luzów.
Parametry wymagające szczególnej uwagi podczas hodowli SSF: Temperatura: Podczas fazy intensywnego wzrostu i oddychania kom. są wydzielane duże ilości ciepła i może nastąpić przegrzanie złoża, to powoduje obniżenie efektywności biosyntezy. Temu zapobiec można stosując odpowienie systemy mieszania oraz/lub płaszcze, łaźnie wodnie. Kontrola temp. musi być wykonywana w sposób ciągły. Czujniki muszą być rozmieszczone odpowiednio. pH: Początkowo pH zależy od składu, ale podczas hodowli następują poważne zmiany. Regulacja pH jest utrudniona, ponieważ w różnych warstwach wartość pH jest różna, to jest spowodowane różnym natlenieniem. Naturalne surowce mają właściwości buforowe, dlatego na ogół nie kontroluje się w takich hodowlach pH, ponieważ ciągła kontrola jest mało dokładna. Napowietrzenie i mieszanie: Mieszanie zapewnia jednorodność złoża i równomierne rozprowadzenie inokulum, także jeszcze bardziej ułatwia wymianę gazową i cieplną. Napowietrzenie może być regulowana poprzez mieszanie oraz ilość dostarczanego powietrza. Musi być dostosowana do rodzaju procesu. Aktywność wodna środowiska: Gdy wielgotność jest za duża, to złoże się poskleja, a gdy za mała, to następuje zahamowanie procesu. Konrolowanie wilgotności można oznaczając aktywność wody która musi być w przedziale 0,990 – 0,995.

Ze względu na problemy z wydzielaniem lipaz wewnątrzkomórkowych poza komórkę, nie są one dokładnie zbadane. Aby wydzielić je poza komórkę stosuje się liczne metody: Mechaniczne (bezpośrednie rozrywanie komórek) - rozcieranie biomasy - homogenizacja biomasy. Chemiczne (czynnik chemiczny nie może działać negatywnie na nasz produkt) - ekstrakcja detergentami - rozpuszczalniki organiczne (np. aceton). Fizyczne - zamrażanie i rozmrażanie - szok osmotyczny – bonifikacja – ultradźwięki. Enzymatyczne – lizozymy – peptydoglikany – drożdże – glukanaza. W praktyce: ultradźwięki ( dobrze rozrywają bakterie „gram-”, ścinanie pod wpływem drgań)- mielenie w specjalnych młynkach ( z dodatkiem materiałów ściernych) - działanie wysokich ciśnień w stanie zamrożenia, stosuje się tzw. X-prasy ( przetłaczanie zamrożonej „pasty” przez małe otwory pod ciśnieniem 1000-6000 atm i gwałtowna dekompresja, co powoduje pękanie ścian komórkowych) - enzymatyczna liza ściany komórkowej, jest to dosyć kosztowna metoda ( najstarszym sposobem jest stosowanie enzymów litycznych ze ślimaka winniczka Helix pomatia lub lizozymu z białka kurzego)

Koagulanty sprawiają, że cząstki które mają pozostać na filtrze koagulują zwiększając rozmiary drobin pozostających na filtrze. Najczęściej stosowanym koagulantem o dobrej skuteczności działania jest CaCl₂ , który pod wpływem zasadowego środowiska przekształca się w Ca(OH)₂ .Oddzieliwszy biomasę z roztworu pohodowlanego otrzymuje się roztwór enzymu. Kolejnym etapem wyodrębniania produktu jest zatężenie przesączu/supernatantu. Operację tą można prowadzić na jeden z 4 sposobów:- Odparowanie wody pod próżnią- w obniżonym ciśnieniu woda paruje w niższej temperaturze(np. 40⁰C), co nie powoduje denaturacji enzymu.- Ultrafiltracja- filtracja na filtrze o porach o rozmiarach molekularnych (wielkości pojedynczych cząsteczek).- Wysolenie białka- wypadnięcie stałego białka enzymatycznego z roztworu na skutek dodania silnego elektrolitu (najczęściej siarczanu amonu) do roztworu. Najskuteczniejsze w pH równym punktowi izoelektrycznemu danego białka enzymatycznego.- Dodanie rozpuszczalnika organicznego, np. etanolu – rozpuszczenie białka enzymatycznego w rozpuszczalniku organicznym, który łatwiej usunąć w porównaniu do wody. Ten proces także prowadzi się w PI enzymu, a rozpuszczalnik dodaje się małymi poracjami aby nie spowodować denaturacji białka.

Co więcej w celu uzyskania stałych preparatów można stosować liofilizację lub suszenie rozpyłowe. Płynne preparaty enzymatyczne są z reguły koncentratami i często dodaje się do nich stabilizatory, np. NaCl .

Typ procesu	I	II	III
Charakterystyka	Tworzenie produktu następuje w fazie wzrostu hodowli	Produkcja zachodzi przez komórki rosnące jak i nie rosnące	Synteza produktu jedynie przez nie namnażające się komórki
Przykład	biomasa drożdżowa	kwas cytrynowy	antybiotyki
Wykres zależności X, P od czasu
Wykres zależności od