影响重组工程菌发酵产率的因素

1、影响重组工程菌发酵产率的因素 影响重组工程菌发酵产率的因素 【摘 要】随着科技的飞速开展，分子生物学对外源基因重组的研究不断深入和重组DNA技术的不断突破，给我国发酵工程提供了更多的技术支持。但是对于重组工程菌的发酵问题还有很多问题需要解决，只有及时准确的处理好各个因素的关系才会更好的实现产率的最大效益。本文通过对影响工程菌产率的各种因素的分析来进一步阐述各个因素的重要性。 【关键词】溶氧量；酶活性；物质浓度 社会在开展各个领域对于各种工程菌发酵产物的需求也越来越大，对于各种发酵产物的需求量的增加，最大效益增加工程菌的发酵产率也成了一个各个企业关心的问题，如何实现最大化的发酵产率也是研究人员一

2、直在努力的目标。在不断研究的同时最大程度上满足菌类生存的最正确状态，才会更好的实现产率的增加。 1 影响重组工程菌的生存因素 1.1 温度对微生物的影响 万物的生存都离不开温度的影响，温度的变化直接影响着微生物的新陈代谢速度。首先，温度的变化直接影响到各种酶的活性。当温度在酶的最正确范围之内随着温度的增加菌的新陈代谢也会增加，同样发酵的反响速度也会增加。当温度超过这个适宜温度以后温度增加时会直接影响到酶的活性，温度进一步升高的话还会导致酶失去活性。从而使菌体出现衰老，发酵周期缩短，产量降低等情况。当温度降低时酶的新陈代谢也会随之降低。例如，金色链菌在低于30度以下时合成金霉素的产率很大但是温度

3、高于35度时不但不会生成金霉素反而会生成四环素。所以温度不仅影响到酶的活性还会有时影响到发酵液的物理性质和菌对营养物质的吸收及分解。要想更大效益的增加产率就应该了解工程菌酶的最正确活性温度。更好的控制菌在最正确范围之间。对于各种菌类得最正确温度可以通过实验的方法来确定，采用分段控制。 1.2 PH值对酶活性的影响 PH值能够直接影响酶的活性。同时还会影响细胞膜的带电荷的情况。随着PH值得变化会直接影响细胞电荷的变化，从而使细胞膜的渗透性发生变化。细胞膜的变化直接会导致微生物对营养物质的吸收情况以及新陈代谢的速度。除此以外，PH值得变化还会导致营养物质的分解。因此，在重组工程细菌培养的同时一定要

4、知道这种菌的最适宜的PH值，只有更清楚的了解此菌在什么PH值的情况下才会最大效益的产生所需要的产物才是提高产率的重要因素。根据不同PH情况下产物生成以及效率问题的分析实验才会更好的了解不通菌类最适宜的PH值。 随着发酵的过程，各种营养物质的消耗以及产物的生成必然会影响培养液的PH值得变化。例如在尿素被分解的同时，发酵液中的NH+浓度也会增加。由于产物带有碱性从而直接回影响PH值得变化。在工业上为了更好的满足工程菌生长以及增加产物，基中根据PH值得变化情况往往会在培养参加氨水，尿素，碳酸钙等物质来维持PH值得稳定。 1.3溶氧量对工程菌的影响 生物的生存开展都离不开氧气。氧气对于微生物来说也是一

5、个关键因素。就拿葡萄糖的氧化分解来说，1mol的氧化糖彻底分解需要6mol的氧气。当菌类合成代谢产物是也需要消耗一定的氧气。根据计算，1mol的葡萄糖大概需要1.9mol的氧气。所以根据不同种类的细菌需要氧气的情况也各不相同，对于好样细菌来说生成产物所需要的氧气也就随之增加。但是由于菌类所需要的氧气并不是直接吸收大气中的氧气，而是吸收营养液中的溶解氧。但是大气中的氧气却很难溶解到水中。在外界压力为101.32kpa温度为25度的时候，氧气在水中的溶解度为0.26mol/L。在这个温度下氧气在发酵液中的溶解度确是0.20mmol/L，但随着菌类的新陈代谢的活动以及各种因素的影响，温度也会随之增加

6、。随着温度的增加，溶解液中的氧气含量随之降低。因此为了更好的满足营养液中氧气的含量，必须及时的掌握培养液中的氧气含量的问题。通过不断补充氧气来弥补温度的增加营养液中氧气的降低。同样也可以采取一定的措施来控制液体的温度，把温度调整到酶的最适宜温度从而更大效率的提高产率。 1.4 生产过程中泡沫以及营养物质浓度对菌类的影响 在生产的过程中由于机械的不断搅拌以及菌类的不同常常会出现气泡。虽然出现气泡的现象是正常的，但是随着气泡的不断产生也会在一定程度上影响菌类的生长发酵。由于气泡的不断增加最直接的就是会占据发酵罐的体积，从而影响气体的通透性以及代谢出现异常。为了更好的促进菌类的生长往往采取一定的措施

7、来防止气泡的产生。一种方法是安装消泡沫挡板，通过挡板强烈的震荡来使气泡破裂。另一种是使用化学方法，通过喷洒消泡沫来到达去除泡沫的效果。 在发酵过程中往往由于生成物的增加在一定程度上也会影响菌类的发酵率。因此应该及时的掌握发酵液中的产物以及各种物质的浓度变化。例如由于营养液中碳氮比、无机盐、维生素的浓度发生变化是直接会影响到菌类的生长以及代谢产物的集聚问题。在谷氨酸的培养过程中，由于NH+4浓度的增加直接会影响产物的产生速度。所以要根据不同菌类的代谢产物对菌类的影响来适当降低产物的浓度从而更好的增加产率。 2 发酵工程外界因素的影响 2.1 补料对发酵的影响 菌类的生长发酵所必须的因素都达标的同

8、时，补料的及时准确的供应也是直接影响着菌类的发酵。补料的作用是及时的补充菌类生长发酵所需要的能源。例如在酵母菌的培养过程中，适当的补充营养物质会抑制乙醇的生成，从而防止了菌类的生长周期变长，产率下降等问题。在培养过程中准确的添加补料量可以有效的调节菌类的呼吸防止中间出现氧气的限制。这样做的方法很大程度上减少了酵母菌的发芽问题，同时促进酵母菌细胞的快速成熟，从而直接提高了酵母菌的产物的产量。在不断的利用先进设备进行检测的同时更好的了解菌类发酵过程中的动态信息从而更好的了解发酵过程中原料的需求情况。根据需求以及菌类种类的不同可以适中选择添加物的物理特征。例如添加液态物质，固态物质。 2.2 二氧化

9、碳对菌类生长的影响 二氧化碳作为新陈代谢的最终产物直接影响到菌类的生存情况。当溶解在发酵液中的二氧化碳的浓度超过一定范围以后直接会对氨基酸、抗生素等出现抑制或者刺激现象。当菌类代谢产生的二氧化碳的浓度超过4%的时候，直接会影响菌类的糖代谢和呼吸速率。就算营养液中的氧气到达标准由于二氧化碳的浓度超过一定的范围也会直接影响到氨基酸的发酵问题。因此，在更快的提高发酵产率的同时也要考虑到产物二氧化碳的排放问题。在生产过程中，要考虑到二氧化碳随着液体深度压力变化的情况。为了更好的满足生产的需求常常采取减少通气量以及提高罐的压力来减少逃液，但是根据二氧化碳的性质这样做的在很大程度上增加了二氧化碳的含量从而直接影响菌类的生长。所以，在考虑到菌类生长发酵的同时也要考虑到二氧化碳浓度以及排泄的因素。 3 总结 随着科技的开展工程细菌的不断研究的深入，如何才会更好的实现菌类的最大效益的发酵也是每个企业所关心的话题。要想更大程度上增加产率就要真正的了解影响菌类生存发酵的各个因素。只有更好的掌握各个因素的内在影响关系才会更好的促进工程菌的发酵产率。 参考文献： 【1】赵东锋，梁春艳.溶氧对生物转化泰乐菌素为其酰化物