提高发酵产率与速度的方法

提高发酵产率与速度的方法l=J发酵是细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能量的过程.但由于发酵技术应用领域广泛，所以对于不同的领域又将其细化，如：(1)微生物生理学严格定义的“发酵”：有机物被生物体氧化降解成氧化产物并释放能量的过程统称为生物氧化.微生物生理学把生物氧化区分为呼吸和发酵，呼吸又可进一步区分为有氧呼吸和无氧呼吸.因此，发酵是生物氧化的一种方式.2)工业生产上定义的发酵——“工业发酵”:工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均称为“发酵”.这样定义的发酵就是“工业发酵”就工业发酵而言必须提高其发酵产率与速度，参与国际竞争.这不仅可以降低成本，而且效益大幅度增加，利润增大.所以研究提高发酵产率与速度的方法是重中之重・那么对于提高发酵产率和速度的方法，我个人认为有如下几个方案：多用纯种菌发酵，尽量少用多种菌发酵多用纯种菌发酵，尽量少用多种菌发酵由于我国传统的发酵采用多菌种发酵，如茅台、五粮液等名酒，如果离开其特定环境，就不可能实现其风味特征；又如酸菜，是最为普通的传统发酵，北方居民几乎各家各户都能生产，但是由于环境不尽相同，生产出的产品差别也很大，质量亦不稳定正因为是多菌种混合发酵，所以菌种不好控制，不利于规模化生产 .以日本为例，日本种曲已由传统的自然培养制曲发展为纯种制曲 ；既将纯种培养的若干不同霉菌按一定比例混合，制得的种曲发酵效果很好.因此，如果我们能像日本一

样分离出纯菌种，然后再按一定比例混合用于工业化生产，这样既能保持我国传统发酵的风味，又能实现工业化、自动化.二、供养要充足[1]溶氧(D0)是需氧微生物生长所必需，是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点.乙酰CoA和草酰乙酸结合生成柠檬酸过程中要引进一个氧原子，因此氧也可以看作为柠檬酸生物合成底物.它对柠檬酸发酵的作用为：氧是发酵过程生成的NADH2重新氧化的氢受体.近来的研究发现，黑曲霉中除了具有一条标准呼吸链以外，还有一条侧系呼吸链.当缺氧时，只要很短时间中断供氧，就会导致此侧系呼吸链的不可逆失活，而导致柠檬酸产酸急剧下降.结果表明：从溶氧浓度对补料分批发酵生产纤维素的影响中可见最佳的溶氧浓度在10%，其产量达15.3g/L.通过大提高.四、三、二氧化碳固定反应可提高产率通过大提高.四、选育优良菌株提高发酵产率[5]CO2固定反应提供C4二羧酸，可见,CO2选育优良菌株提高发酵产率[5]选育优良菌株必须要在菌丝浓度、菌丝生长速度、菌丝形态等上进行注意 ，要控制菌丝浓度不超过临界菌体浓度，从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上达到平衡；必须使比生长速率不低0.015h-1;控制菌丝形态使其保持适当的分支和长度，并避免结球，是获得高产的关键要素之一.选育优良菌株纯种发酵英国啤酒的生产，采用转基因啤酒酵母，利用淀粉和糊精，提高了发酵产率 .五、 先进的培养基组成和细胞代谢物的分析技术对于建立高产、稳产和经济的发酵过程非常关键.培养基的成分对微生物发酵产物的形成有很大影响.每一种代谢产物有其最适的培养基配比和生产条件.养分的需求发酵培养基必须满足微生物的能量、元素和特殊养分的需求如下：碳源+氮源+矿物质+O2一细胞量+产物+CO2十H20+△H.六、 灭菌条件培养基的灭菌情况对不同品种的发酵生产的影响是不一样的.一般随灭菌温度的升高，时间的延长，对养分的破坏作用愈大，从而影响产物的合成，特别是葡萄糖，不宜与其它养分一起灭菌.葡萄糖氧化酶发酵培养基的灭菌条件对产酶有显著影响 .通常灭菌温度比灭菌时间对产酶的影响更大.七、种子质量[3]发酵期间菌种生长的快慢和产物合成的多少在很大程度上取决于种子的质和量.接种菌龄是指种子罐中的培养物开始移种到下一级种子罐或发酵罐时的培养时间选择适当的接种菌龄十分重要.太年轻或过老的种子对发酵不利.一般接种菌龄以对数生长期的后期，即培养液中菌浓接近高峰时所需的时间较为适宜 .接种量是指移种的种子液体积和发酵液体积之比.一般发酵常用的接种量为5%〜10%.接种量的大小是由发酵罐中菌的生长繁殖速度决定的.通常，采用较大的接种量可缩短生长达到高峰的时间，使产物的合成提前.但是，如接种量过大，也可能使菌种生长过快，培养液粘度增加，导致溶氧不足，影响产物的合成.八、 温度微生物的生长和产物合成均需在其各自适合的温度下进行.温度是保证酶活性的重要条件，故在发酵过程中必须保证最适宜的温度环境.因为最适温度的控制可以提高产物的产量.九、 PH值pH的变化会影响各种酶活、菌对基质的利用速率和细胞的结构，从而影响菌的生长和产物的合成.所以在工业发酵中维持生长和产物的所需最适 pH是生产成败的关键之一.如:酱油生产过程中，酱醪发酵的起始温度以40〜42°C，pH埴以接近中性为好.因为成曲越好，pH值越接近中性.据我厂的经验，好的大曲pH6.5—6.8,这样的成曲拌盐水后，pH下降速度慢，酶的作用时间长，生成的氨基酸多，酱油产率高.十、补料对发酵的影响及其控制[7]在分批发酵中糖量过多造成细胞生长过旺，供氧不足，解决这个问题可在过程中加补料.补料的作用是及时供给菌合成产物的需要对酵母生产，过程补料可避免因crabtree效应引起的乙醇形成，导致发酵周期的延长和产率降低^十一、设备与产率[2,6]选择高密度细胞培养设备是提高生产效率的又一关键 ，例如:利用已投资的大量转瓶机配合新型多层转瓶，获得高密度细胞培养是可行的，细胞密度可提高200%.另外，发酵罐压力、搅拌速度、发酵液粘度等也是影响微生物发酵的重要囚素，在生产实践中应根据不同的生产目的来筛选适宜的发酵工艺参数目前，我们对于大部分发酵的生化背景了解甚少，获得某些所需功能的发酵的优点，不仅仅是该过程的条件与化学或物理过程相比较为温和，而且它可同时实现几种功能.除此之外，所进行的有关发酵的研究仍停留在产品和工艺的描述上 .在大部分的发酵背后的生化原理和起作用的机理仍需揭示，因为这一知识可以用作开发新工艺和产品，以获得配料中所需功能的重要工具.因此，我们应该做到：(l)把已确定的发酵工艺用于开发新产品；(2)探索属于发酵的知识，以把这些原理应用于开发带有所需有益功能的配料.我国的发酵行业目前存在的主要问题是：生产没有形成规模或有一定的规模，但产品结构不合理，资源浪费严重，环境污染突出，经济效益低下 .从世界的经济发展和企业的发展趋势看，只有形成规模