《提高发酵产率与速度的方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《提高发酵产率与速度的方法（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、提高发酵产率与速度的方法发酵一词最初来源于拉丁文”fervere”,是用来描述人们在看到 果汁或麦芽汁经过酵母菌的作用出现的“沸腾”现象。这种现象实际 上是由于酵母菌作用于果汁或麦芽汁中的糖，在厌氧条件下代谢产生 了二氧化碳气泡引起的。随后，人们便将这种现象称为“发酵”.但 是一直以来生物化学家与工业微生物学家对发酵给出了不同的定义。从生物化学的角度来说.发酵是指在无氧条件下一个有机化合物 能同时作为电子供体和最终电子受体并产生能量的过程.以酵母菌的 乙醇发酵过程为例，酵母菌在无氧条件下作用于果汁或麦芽汁中的 糖，将糖分子分解并失去分子内电子，而电子的最终受体为糖的分解 产物乙醛，乙醛接受电子
2、后被还原为乙醇。此过程为生物化学意义上 典型的“发酵”。工业微生物学家拓宽了原发酵的定义。从工业微生物的角度来 说，发酵则指所有通过大规模培养微生物来生产产品的过程。这当中 既包括微生物的厌氧发酵，也包括好氧发酵。以谷氨酸棒状杆菌的谷 氨酸发酵过程为例，生物合成谷氨酸的途径大致是：葡萄糖经糖酵解 生成丙酮酸，在有氧条件下通过三羧酸循环生成a -酮戊二酸，a - 酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4存在的条件下，生成谷氨 酸。谷氨酸棒状杆菌的发酵过程是需氧的，此过程同样属于工业微生 物学定义中的“发酵”。简而言之，生物化学家认为“发酵。是酵母菌在无氧状态下的呼 吸过程，是生物获得能量的一种形式
3、。现代发酵的定义则将利用微生 物在有氧或无氧条件下的生命活动来制造产品的过程叫做发酵。工业发酵中，提高发酵产率与速度可以降低成本，而且效益大幅 度增加，利润增大。那么如何提高发酵的产率速度，个人观点如下：一、菌种每一种微生物的代谢特征不同，它们产生特定产物的能力也不 同。为了利用发酵生产所需的产物，不是随便拿来一个菌种就行。直 接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力，须在实 验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。即使得到了产生特定产物 能力的菌株，其生产能力和性能也不见得能够满足生产的需要，还须 经过诱变选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的 具有特殊生产能力的工程
4、菌，都还要对其进行仔细研究，全面了解产 生产物的规律、影响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系，以 及控制办法，并在实验室里进行验证和扩大规模的验证，才能够用于 生产。在大规模工业生产上有了优良的生产菌种还不够，必须通过适 当的措施提供足够量的种子。二、发酵培养基现在大规模工业发酵产品的生产，多采用液体培养基进行深层发 酵。使用的培养基必须满足微生物细胞生长、繁殖的需要，因为没有 大量的细胞就不可能产生大量的产物；但是细胞的过分生长会消耗大 量的营养物，有时又会影响细胞的生产能力，会使产物的产量和产率 下降。使用的培养基还必须有利于微生物大量合成产物。因此，培养 基的组成十分关键。三、纯种发
5、酵灭菌现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵，可以保证高产及生产过程 和产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌，它会使发酵失败，造成 巨大损失。因此，灭菌和无菌操作成为发酵工业的重要环节。四、温度一般，发酵温度升高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期 提前。但酶本身很易因过热而失去活性，表现在菌体容易衰老，发酵 周期缩短，影响最终产量。不同菌种和培养条件以及不同的酶反应和生长阶段，其最初温度 是不一样的。在整个发酵周期内仅选用一个最适温度不一定好。适合 菌种生长的温度不一定适合产物合成。温度的选择还应参考其他发酵 条件，灵活掌握。五、pH值与温度对微生物的影响类似，微生物存在最低生长pH、最适生 长
6、pH和最高生长？已不同微生物对环境pH适应的范围不同。一般 微生物生长的最适pH在4.09.0范围内。真菌生长的范围宽，细菌 较窄（34pH单位），细菌、放线菌一般适应于中性偏碱性环境，而 酵母、霉菌适应于偏酸性环境。最适生长pH偏酸性的微生物，称为 嗜酸性微生物；其中不能在中性环境生长的称专性嗜酸微生物，如乳 酸杆菌和假单胞杆菌；既能适应酸性，也能在中性环境中生长的称兼 性嗜酸菌；最适生长pH偏碱性的称嗜碱性微生物，如链霉菌。同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境 pH也有不同要求。如丙酮丁醇梭菌在pH为5.57.0时，以菌体生 长繁殖为主；pH为4.35.3时，才进行丙酮
7、丁醇发酵。同一种微生物由于培养环境pH不同，可能积累不同的代谢产物。 如黑曲霉在pH为23的环境中发酵蔗糖，产物以柠檬酸为主，只产 极少量的草酸；当pH接近中性时，则大量产生草酸，而柠檬酸产量 很低。又如酵母菌在最适pH时，进行乙醇发酵，不产生甘油和醋酸; 如果环境pH大于8,发酵产物除乙醇外，还有甘油和醋酸。因此， 在发酵过程中，根据不同目的，采用变pH发酵，可以控制产物和生 产效率。六、氧的供需溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。发酵受多方面因素的限制， 而DO往往最易成为控制因素。这是由于氧在水中的溶解度低所致。 在工业中产率是否受氧的限制，单凭通气量的大小是难于确定的，因 DO的高低不仅取决于供氧，通气搅拌等，还取决于需氧情况。故了 解溶氧是否足够的简便又有效的办法是就地监测发酵液中的溶氧浓 度。从DO变化的情况可以了解氧的供需规律及其对生长和产物合成 的影响。参考文献：【1】谢梅英等.发酵技术，化学工业出版社，2007.5【2】邹崇达，李友荣.中国抗生素杂志，1992,17(1):6【3】范代娣，俞俊棠.从摇瓶到发酵罐的放大研究.第六届全国生物化学学 术会议论文集，1995,123-126【4】陈坚.发酵过程优化原理与实践，化学工业出版社，2007,5
