生物發(fā)酵過程中有哪些關(guān)鍵調(diào)控因素

影響微生物發(fā)酵能否成功的因素有1、是菌種的選取。2、是菌體濃度的控制。3、是基質(zhì)的控制，包括碳源、氮源和磷酸鹽的量的控制。4、是溶氧量的控制。5、酸堿度的控制。下面是微生物發(fā)酵過程的一篇文章，希望對你有幫助！ 微生物發(fā)酵過程即微生物反應(yīng)過程，是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應(yīng)過程。

根據(jù)微生物的種類不同（好氧、厭氧、兼性厭氧），可以分為好氧性發(fā)酵和厭氧性發(fā)酵兩大類。

（1）好氧性發(fā)酵 在發(fā)酵過程中需要不斷地通人一定量的無菌空氣，如利用黑曲霉進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵、利用棒狀桿菌進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵、利用黃單抱菌進(jìn)行多糖發(fā)酵等等。

（2）厭氧性發(fā)酵 在發(fā)酵時不需要供給空氣，如乳酸桿菌引起的乳酸發(fā)酵、梭狀芽抱桿菌引起的丙酮、丁醇發(fā)酵等。

（3）兼性發(fā)酵 酵母菌是兼性厭氧微生物，它在缺氧條件下進(jìn)行厭氣性發(fā)酵積累酒精，而在有氧即通氣條件下則進(jìn)行好氧性發(fā)酵，大量繁殖菌體細(xì)胞。

按照設(shè)備來分，發(fā)酵又可分為敞口發(fā)酵、密閉發(fā)酵、淺盤發(fā)酵和深層發(fā)酵。

一般敞口發(fā)酵應(yīng)用于繁殖快并進(jìn)行好氧發(fā)酵的類型，如酵母生產(chǎn)，由于其菌體迅速而大量繁殖，可抑制其他雜菌生長。所以敞口發(fā)酵設(shè)備要求簡單。相反，密閉發(fā)酵是在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，所以設(shè)備要求嚴(yán)格，工藝也較復(fù)雜。淺盤發(fā)酵（表面培養(yǎng)法）是利用淺盤僅裝一薄層培養(yǎng)液，接人菌種后進(jìn)行表面培養(yǎng)，在液體上面形成一層菌膜。在缺乏通氣設(shè)備時，對一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深層發(fā)酵法是指在液體培養(yǎng)基內(nèi)部（不僅僅在表面）進(jìn)行的微生物培養(yǎng)過程。

液體深層發(fā)酵是在青霉素等抗生素的生產(chǎn)中發(fā)展起來的技術(shù)。同其他發(fā)酵方法相比，它具有很多優(yōu)點(diǎn)：

①液體懸浮狀態(tài)是很多微生物的最適生長環(huán)境。

②在液體中，菌體及營養(yǎng)物、產(chǎn)物（包括熱量）易于擴(kuò)散，使發(fā)酵可在均質(zhì)或擬均質(zhì)條件下進(jìn)行，便于控制，易于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

③液體輸送方便，易于機(jī)械化操作。

④廠房面積小，生產(chǎn)效率高，易進(jìn)行自動化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

⑤產(chǎn)品易于提取、精制等。因而液體深層發(fā)酵在發(fā)酵工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

1．2．1 工業(yè)生產(chǎn)常用微生物

微生物資源非常豐富，廣布于土壤、水和空氣中，尤以土壤中為最多。有的微生物從自然界中分離出來就能夠被利用，有的需要對分離到的野生菌株進(jìn)行人工誘變，得到突變株才能被利用。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)所用菌種的總趨勢是從野生菌轉(zhuǎn)向變異菌，從自然選育轉(zhuǎn)向代謝控制育種，從誘發(fā)基因突變轉(zhuǎn)向基因重組的定向育種。工業(yè)生產(chǎn)上常用的微生物主要是細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌，由于發(fā)酵工程本身的發(fā)展以及遺傳工程的介人，藻類、病毒等也正在逐步地變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)用的微生物。其他微生物有擔(dān)子菌、 藻類。

1．2．2． 培養(yǎng)基

1．2．2．1 培養(yǎng)基的種類

培養(yǎng)基是人們提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物需要的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。培養(yǎng)基的成分和配比，對微生物的生長、發(fā)育、代謝及產(chǎn)物積累，甚至對發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)工藝都有很大的影響。依據(jù)其在生產(chǎn)中的用途，可將培養(yǎng)基分成抱子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基等。

（1）抱子培養(yǎng)基 抱于培養(yǎng)基是供制備泡子用的。

（2）種于培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基是供抱子發(fā)芽和菌體生長繁殖用的。

（3）發(fā)酵培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌體生長繁殖和合成大量代謝產(chǎn)物用的。

1．2．2．2 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成

發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和配比由于菌種不同。設(shè)備和工藝不同以及原料來源和質(zhì)量不同而有所差別。因此，需要根據(jù)不同要求考慮所用培養(yǎng)基的成分與配比。 但是綜合所用培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分，不外乎是碳源（包括用作消泡劑的油類）、氮源、無機(jī)鹽類（包括微量元素）、生長因子、水、產(chǎn)物形成的誘導(dǎo)物、前體和促進(jìn)劑等幾類。

1．2．3 發(fā)酵的一般過程

生物發(fā)酵工藝多種多樣，但基本上包括菌種制備、種子培養(yǎng)、發(fā)酵和提取精制等下游處理幾個過程。典型的發(fā)酵過程如圖4-1所示。以下以霉菌發(fā)酵為例加以說明。

1．2．3．1 菌種

在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)之前，公先必須從自然界分離得到能產(chǎn)生所需產(chǎn)物的菌種，并經(jīng)分離、純化及選育后或是經(jīng)基因工程改造后的"工程菌"．才能供給發(fā)酵使用。為了能保持和獲得穩(wěn)定的高產(chǎn)菌株，還需要定期進(jìn)行菌種純化和育種，篩選出高產(chǎn)量和高質(zhì)錄的優(yōu)良菌株。

1．2．3．2 種子擴(kuò)大培養(yǎng)

種子擴(kuò)大培養(yǎng)是指將保存在砂上管。冷凍干燥管或冰箱中處于休眠狀態(tài)的生產(chǎn)菌種，接入試管斜面活化后，再經(jīng)過茄子瓶或搖瓶及種子罐逐級擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得一定數(shù)量和質(zhì)量的純種的過程。這些純種培養(yǎng)物稱為種子。

發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量與成品的質(zhì)量，與菌種性能以及抱于和種子的制備情況密切相關(guān)。先將貯存的菌種進(jìn)行生長繁殖，以獲得良好的抱子，再用所得的抱子制備足夠量的菌絲體，供發(fā)酵罐發(fā)酵使用。種子制備有不同的方式，有的從搖瓶培養(yǎng)開始，將所得搖瓶種于液接入到種子罐進(jìn)行逐級擴(kuò)大培養(yǎng)，稱為菌絲進(jìn)罐培養(yǎng)；有的將泡了百接接人種子罐進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，稱為抱子進(jìn)罐培養(yǎng)。采用哪種方式和多少培養(yǎng)級數(shù)，取決于菌種的性質(zhì)。生產(chǎn)規(guī)模的人小和生產(chǎn)廠藝的特點(diǎn)，種于制備一般使用種于罐，擴(kuò)人培養(yǎng)級數(shù)通常為二級。種廠制備的工藝流程。對于不產(chǎn)孢子的菌種，經(jīng)試管培養(yǎng)直接得到菌體，再經(jīng)搖瓶培養(yǎng)后即可作為種子罐種子。

1．2．3．3 發(fā)酵

發(fā)酵是微生物合成大量產(chǎn)物的過程，是整個發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。它是在無菌狀態(tài)下進(jìn)行純種培養(yǎng)的過程。因此，所用的培養(yǎng)基和培養(yǎng)設(shè)備都必須經(jīng)過滅菌，通人的空氣或中途的補(bǔ)料都是無菌的，轉(zhuǎn)移種子也要采用無菌接種技術(shù)。通常利用飽和蒸汽對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，滅菌條件是在120℃（約0．IMPa表壓）維持20～30min?？諝獬鷦t采用介質(zhì)過濾的方法，可用定期滅菌的干燥介質(zhì)來阻截流過的空氣中所含的微生物，從而制得無菌空氣。發(fā)酵罐內(nèi)部的代謝變化（菌絲形態(tài)、菌濃、糖、氮含量、pH值，溶氧濃度和產(chǎn)物濃度等）是比較復(fù)雜的，特別是次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵就更為復(fù)雜，它受許多因素控制。

1．2．3．4 下游處理

發(fā)酵結(jié)束后，要對發(fā)酵液或生物細(xì)胞進(jìn)行分離和提取精制，將發(fā)酵產(chǎn)物制成合乎要求的成品。