1.储炬---氮源在工业发酵中的重要调控作用

氮源对植物生长发育的影响及调控方法植物是地球上最基础的生物群体之一，它们在生态系统中扮演着至关重要的角色。

而植物的生长发育受到氮源的供应与调控的影响。

氮素是植物生长发育的关键元素之一，它在植物体内起着多种重要的功能和作用。

本文将探讨氮源对植物生长发育的影响以及调控方法。

首先，氮源对植物的生长发育有着直接的影响。

氮元素是构成植物生物体的关键元素之一，是植物体内蛋白质、核酸和其他生物分子的组成部分。

植物通过根系吸收土壤中的氮元素，并在内部进行转运和合成，从而维持自身正常的生长和发育。

植物在生长过程中对氮素的需求量较大，特别是在营养生长期和分化期，氮源的供应影响植物的生长速率和生长类型。

其次，氮源对植物的生理代谢有着显著的调控作用。

氮源在植物体内转运和合成蛋白质、叶绿素和其他氮代谢产物时起到了重要的作用。

植物通过吸收土壤中的氮素并合成相应的化合物，帮助维持自身正常的生理代谢水平。

此外，氮素还参与到植物体内的能量代谢、光合作用和碳水化合物的合成过程中。

因此，氮源不仅影响植物的生长速率，也与植物的光合作用和能量代谢密切相关。

然而，氮源与植物生长发育之间的关系并不是单向的，植物也具备自我调控的能力。

植物通过一系列内在的调控机制来适应不同的氮素供应情况。

一方面，在氮源充足的环境下，植物会通过促进生长和分化的方式来利用充分的氮素资源。

另一方面，在氮限制的条件下，植物会调整自身的生长和代谢模式，更好地适应低氮的环境。

这些调控机制包括根系生长的调整、根部吸收表面积的增加、氮代谢关键酶的表达调控等。

通过这些调控机制，植物能够在不同的氮素供应下维持其生长发育的稳定。

除了植物自身的调控机制外，研究人员还通过外源手段来调控植物对氮源的利用。

其中一个方法是通过土壤改良来提高土壤中氮素的有效含量和可利用性。

例如，合理施用有机肥、矿质肥料和微生物肥料等，可以增加土壤中的氮素含量，提高植物对氮源的利用效率。

此外，还可以通过调整灌溉和施肥时机等来优化植物对氮素的吸收和利用。

氮的固氮之道氮元素在农业和生态保护中的重要作用氮的固氮之道：氮元素在农业和生态保护中的重要作用在农业和生态保护领域，氮元素扮演着重要的角色。

氮元素是植物生长所必需的主要营养元素之一，它参与了植物生长和发育的许多过程。

本文将探讨氮元素的来源、固氮途径以及其在农业和生态保护中的重要作用。

一、氮元素的来源氮元素主要来自于大气中的氮气(N2)和土壤中的有机氮化合物。

氮气占据了大气中约78%的比例，但对于大多数生物来说，氮气是无法直接利用的。

土壤中的有机氮化合物则是由生物体分解产生的，包括植物残体、动物尸体和排泄物等。

二、固氮途径1. 大气固氮大气固氮是指将大气中的氮气转化为可供生物利用的氮化合物的过程。

这一过程主要由一种特殊的微生物群落——固氮菌完成。

固氮菌可以通过其生理特性进行高效的氮气固定，将氮气转化为氨氮或亚硝酸盐等，进而提供给植物使用。

2. 土壤固氮土壤固氮是指通过土壤中的微生物和土壤生态系统的相互作用，将大气中的氮气转化为可供植物吸收利用的氮元素。

这个过程主要包括互惠共生菌根和腐殖质的分解。

互惠共生菌根可以与某些植物根系形成共生关系，在其根际区域对氮气进行固氮。

同时，腐殖质中的微生物也可以分解有机质，释放出氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等形式的固定氮。

三、氮元素在农业中的作用1. 促进作物生长氮元素是植物体中构成蛋白质和核酸等生物分子的重要组成部分，对于植物的生长发育具有关键作用。

适量供应氮元素可以促进作物生长，增加叶片面积和叶绿素含量，提高光合效率和养分吸收能力，从而增加产量和改善作物品质。

2. 调控植物生理过程氮元素还参与了植物的许多重要生理过程，如呼吸作用、光合作用和物质代谢等。

适量的氮元素供应可以维持正常的生理功能，促进植物的健康生长。

3. 改善土壤肥力作物吸收了氮元素后，一部分会被转化为有机氮并释放到土壤中，促进土壤有机质的积累和养分循环。

同时，氮元素的利用还可以促进土壤微生物活动，增加土壤有机质的分解和养分释放，提高土壤肥力。

工业微生物发酵过程放大策略
储炬;杭海峰;庄英萍
【期刊名称】《生物产业技术》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】生物过程设计可以分为三个基本阶段。

首先，运用各种基因和代谢工程工具对高产菌种进行初筛；其次，对初筛得到的高产菌种进行培养条件的优化，以实现高产；最后，对培养过程进行放大，在稳定、可控的大规模培养过程中实现高产目标。

生物过程的放大是发酵工程中的重要研究内容．研究不同规模生物反应器中的培养过程特性。

与生物工程学科中其他一些新兴研究领域，如各种组学（包括基因组、转录组、
【总页数】5页(P68-72)
【作者】储炬;杭海峰;庄英萍
【作者单位】国家生化工程技术研究中心,上海,200237;国家生化工程技术研究中心,上海,200237;国家生化工程技术研究中心,上海,200237
【正文语种】中文
【相关文献】
1.纳豆激酶发酵过程放大策略的研究 [J], 王万春;李天文;薛建
2.发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究--基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术 [J], 张嗣良
3.利福霉素B发酵放大Ⅰ.从摇瓶到15L发酵罐的发酵放大 [J], 赵成建;张定丰;金志华
4.利福霉素B发酵放大Ⅱ.从15L发酵罐到7m3发酵罐和60m3发酵罐流加补料发酵放大 [J], 金一平;金志华
5.α-L-鼠李糖苷酶发酵过程放大研究——从5L到30L发酵罐 [J], 张雪铭;马骏;魏春;应向贤;汪钊
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飞酿笔记（二十四）——氮源对发酵的影响（下）最近写了这么多枯燥的有关原理的文章，大家是不是有点抓狂？“明明是很简单的事情，你就告诉我一吨葡萄浆需要添加多少克DAP 就好，哪里需要这么多废话？”说实话，我还真不能确切告诉你一个准确数，只能告诉你原理，你结合实际情况去判断。

所以，还要回到大学，去倒腾氨基酸，膜，代谢途径……在所有的无机氮源中，氨被优先吸收。

酿酒酵母总是优先表达氨运输基因，氨的氧化态被直接吸收成有机物。

虽然氨能够潜在阻止氨基酸的吸收，但是在葡萄汁子中它的量不足以引起这种阻止作用。

酿酒酵母有几种氨基酸运输系统，一种是非专一的，除了脯氨酸都能够直接吸收，另外一种是专一的有选择性的，只运输特定组的氨基酸。

这就可以解释为什么有些氨基酸会被优先吸收(苯丙氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，色氨酸)，而其他的氨基酸很难被吸收(丙氨酸，精氨酸，脯氨酸)。

在葡萄醪中主要可利用的氨基酸是脯氨酸和精氨酸。

脯氨酸不能被用作氮源，因为它需要分子态氧的存在来代谢。

所以，精氨酸是作为氮源的主要氨基酸。

遗憾的是，精氨酸可能被降解为鸟氨酸和尿素，如果尿素不能够降解为二氧化碳和氨(氨被吸收合成氨基酸)，它可能被排出来，这可不是我们希望看到的，因为尿素可能被牵涉到产生氨基甲酸乙酯。

胺和多肽也可以被当成氮源吸收，但是蛋白质不可以被利用，葡萄酒中的酵母既不能运输蛋白质进细胞内，也不能在胞外酶解它们成氨基酸。

氮源被用来合成蛋白质、嘧啶核苷酸和核酸。

酵母细胞通常用无机氮源和糖来合成他们所需的氨基酸和核酸。

因此，大部分酵母菌株并不需要汁子中的这些代谢中间产物。

在发酵过程中，氮源含量能够影响合成和释放香气物质。

在氨和尿素存在的情况下，高级醇的含量会降低，要是从汁子或葡萄醪中吸收特定的氨基酸，高级醇的产生量就会升高。

另外，在氮饥饿的状态下，甘油和海藻糖的产生量就会大幅升高。

在发酵过程中，特别是发酵结束后，氮源和其他物质会缓慢释放到酒中，这是来自于死的和要死的酵母细胞的自溶。

现代工业发酵调控学现代工业发酵调控学是应用现代科学技术手段对微生物发酵过程进行调控的一门学科。

发酵调控的主要目的是提高发酵产物的产量和品质，同时保证发酵过程的稳定性和可控性。

在现代工业生产中，发酵是一种广泛应用的生产过程，涉及食品、化工、医药等许多领域。

在这些领域中，发酵调控的重要性越发凸显。

为了提高发酵工艺的效率和质量，科学技术不断创新和发展，也使得发酵调控学领域的研究和应用有了更多的机会和空间。

发酵调控的方法主要包括传统方法和现代方法两种。

传统方法主要是以经验为基础的调控方法，如调整培养基成分、调节pH值、控制气体流量等。

这些方法能够在一定程度上提高产物的产量和纯度，但是其精度和可控性有限。

而现代方法则主要利用计算机、生物传感器等现代科学技术手段对发酵过程进行更加细致的监测和调控。

例如，利用基因工程将发酵微生物进行改造，增强其产物生成能力；采用在线重量检测、pH电极、气体传感器等各种传感器实时监测发酵过程中的各项参数变化，并通过负反馈控制系统实现优化调控的效果。

在发酵调控中，选择合适的微生物发酵工艺是非常重要的。

不同的微生物对于发酵条件、抗污染性、发酵产物、酶活性等方面都有不同的特点，因此要根据产物的性质和要求来选择合适的微生物和培养条件。

例如，在酸奶生产中，乳酸菌对产物质量和酸度具有较为显著的影响，因此选择适合的乳酸菌品种和培养条件是保证酸奶质量的关键。

最后，发酵调控也需要严格的质量控制。

如实施微生物定种、生产环境管理、检测产品质量等方面，确保生产过程的稳定性和可控性。

只有在科学的发酵调控措施和严格的质量控制下，才能实现发酵产物的高效率生产与优质化。

总之，现代工业发酵调控学是一门重要的学科，不仅涉及到微生物发酵过程的理论研究，还有着广泛的应用场景。

只有在不断的科学研究与技术创新推动下，才能更好地发挥发酵过程的潜力，为人类生产和生活带来更多的福利。

化学之王氮的众多应用化学是一门研究原子、分子和化合物的科学，而氮是化学中非常重要的元素之一。

在我们的日常生活中，氮有着广泛的应用。

本文将介绍氮在不同领域中的众多应用。

一、农业领域1. 作为肥料：氮肥是植物所需的主要养分之一。

氮可以通过与其他元素结合形成氮肥，在农业生产中起到提高作物产量的重要作用。

氮肥能够促进植物的生长和发育，并增加农作物的产量。

2. 氮解放：氮气被某些微生物（如固氮菌）转化为可被植物利用的形式，这一过程被称为氮解放。

固氮菌能够将空气中的氮气转化为亚硝酸盐和硝酸盐等形式，从而为植物提供氮源。

二、医药领域1. 氮氧化物：氮氧化物是一类含氮的化合物，包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

这些化合物在医药领域中被广泛应用，如一氧化氮被用于治疗心血管疾病。

2. 氨基化合物：氮在医药领域中还广泛用于制备氨基化合物，如氨基酸、胺类化合物等。

这些化合物在药物中具有重要的作用，能够作为药物的活性部分或辅助剂。

三、工业领域1. 液体氮：液体氮是将氮气冷却至低温（-196°C）而得到的液态氮。

液体氮在工业领域中被广泛应用，如用于冷冻、超导、制冷等领域。

2. 氮气保护：在某些工业生产过程中，需要使用氮气作为保护气体，以防止制品与氧气接触而发生氧化反应。

例如，在电子行业中，氮气常被用于保护电子产品的制造过程。

四、环境保护领域1. 氮的去除：氮被认为是水体和土壤中的一种污染物，过量的氮会导致水体富营养化和土壤酸化。

因此，在环境保护领域中，研究如何有效地去除氮成为一个重要课题。

2. 氮吸附：氮气可以通过吸附剂（如活性炭）吸附，这一特性被用于净化废气中的氮气。

通过吸附剂，可以有效地去除废气中的氮气，减少对环境的污染。

综上所述，氮在农业、医药、工业和环境保护等领域中都有着广泛的应用。

它不仅是植物生长所需的主要元素，还能够用于制造化学产品、药物，以及用于工业生产和环境保护。

化学之王氮的众多应用让我们的生活更加丰富多样。

培养基中氮源的作用
培养基的成分中，氮源是一种非常重要的元素，对于微生物生长和代谢有着重要的影响。

氮源在培养基中的作用主要包括以下几个方面：
1. 作为微生物生长的基本元素：氮元素是构成微生物细胞蛋白质、核酸、酶和其他生物大分子的重要组成部分，是微生物生长发育的必需元素。

在氮源充足的情况下，微生物可以更好地利用其他元素合成生物大分子，促进生长和繁殖。

2. 促进微生物代谢：在微生物代谢的过程中，需要大量的氮源参与合成代谢产物和维持代谢平衡。

氮源的存在可以促进微生物的代谢活动，加快生长速度，提高生长量和产物产量。

3. 调节细胞内环境：氮源可以在微生物细胞内维持酸碱平衡、渗透压平衡和微生物内在环境平衡，保证微生物正常生长和代谢活动的进行。

氮源的存在可以促进微生物对环境的适应性，增加微生物的生存竞争力。

4. 影响微生物的产物合成：氮源的种类和浓度不同，会对微生物产生的产物种类和产量产生重要影响。

合适的氮源可以促进微生物产生所需的代谢产物，提高其应用价值和研究利用价值。

5. 提高微生物的适应性和抗逆性：氮源的存在可以增强微生物的抗逆性和适应性，使其在复杂环境中更好地生存和繁殖。

适当的氮源可以增加微生物的生长速度和生长率，提高其对环境变化和应激的适应性。

综上所述，氮源是培养基中不可或缺的重要元素，对于微生物的生长、代谢和产物合成都有着重要的作用。

合理选择和设计氮源成分，可以促进微生物的生长和繁殖，
提高其应用和研究利用价值。

在培养微生物时，需要根据微生物的需求特点和培养条件选择合适的氮源，以达到最佳的培养效果。

在生物技术飞速发展下，微生物发酵产品受到人们的广泛喜爱。

氮源作为微生物生长的主要营养物质之一，通常分为有机和无机两种，较为常见的有机氮源有蛋白胨、玉米浆、酵母粉等，尤其是酵母类氮源在发酵行业中的应用十分普遍，如乳酸菌发酵、生物防腐剂、透明质酸等等，具有天然无污染等特性，被广大发酵企业认可和使用。

1　有机氮源的主要类型1.1　蛋白胨此种氮源的类型众多，各类蛋白胨中含有的营养成分不尽相同，且微生物所需营养源也有所区别，为特定菌种寻找最佳蛋白胨以满足细胞生长需求十分关键。

蛋白胨的主要构成为多种氨基酸与多肽，制作原料以肉、明胶、酪素为主，可借助生物技术将原料水解后浓缩为粉末状，颜色为浅黄色。

根据来源不同，可将其分为动物型、植物型、微生物型3种。

其中，动物型包括肉胨、骨胨等，大豆蛋白胨属于植物型代表，内含丰富的营养物质，可为细胞生长提供充足供给，在微生物发酵、医药行业、科研领域中得以普及。

因不同生物体生长所需的营养物有所区别，每种蛋白胨内的营养物质也不尽相同，如何科学利用蛋白胨有待深入研究[1]。

1.2　酵母粉酵母粉类型有两种，即天然酵母与酵母浸粉，前者由多种酵母菌自然繁殖产生，酵母菌附着在谷物、花朵、果实上，其营养物主要由附着物决定，属于绿色、无污染的营养源；后者是由人工制作而成，在特定条件下，将面包酵母自溶或采用酶法破壁，使蛋白质等营养物质充分释放和降解，最终通过干燥、浓缩等变成粉末状，有助于吸收和使用。

1.3　玉米浆与其他有机氮源相比，玉米浆在成本方面具有较大优势，其主要是利用湿磨法生产玉米淀粉时的副产物，内含糖类、氨基酸、多肽等营养物质，内部维生素、氨基酸、生长因子的含量均超过酵母浸出物，不但有助于菌体生长，还可促进发酵产酸与糖酸转化率的提升。

2　酵母类有机氮源在发酵中的应用2.1　在透明质酸生产中的应用该物质的发酵菌种以兽疫链球菌、马疫链球菌为主。

以后者为例，其TCA循环（三羧酸循环）不够完善，在代谢期间无法合成必需氨基酸、核苷酸等物质，对营养要求较为严格，需要可提供多样化生长因子的有机氮源。

飞酿笔记（二十三）——氮源对发酵的影响（上）说起影响酒精发酵的因素，不可避免地要谈“氮源”，因为氮源是第二重要的酵母营养物质，在数量上仅次于糖；也是我们关注的“硫臭味”的重要因素，还关乎“耗氮法”生产甜酒的理论基础，更关乎我们在酒精发酵中是否补充氮源……所有这些，促使我们有必要深入了解氮源。

在大多数情况下，葡萄汁子或葡萄浆含有酒精发酵所需要的足够氮源，但是，氮源含量的变化会相当大，有的产区做过这方面的测量，范围在60-2400mg/L，可见还是跨度很大的。

大部分氮源是以游离氨基酸的形式存在的，特别是脯氨酸和精氨酸。

通常认为完成发酵必需的最少的可吸收氮源的数量为150mg/L(主要是游离氨基酸，除了脯氨酸和氨)。

理想的可吸收氮源的范围建议是在400-500mg/L，更高的浓度也不见得是件好事，因为它会促进不必要的细胞繁殖，从而降低了糖转化为酒精的转化率。

相反，如果氮源含量低，就会有更多的高级醇的产生释放。

当需要添加氮源时，通常是在发酵的中期添加DAP(磷酸氢二铵)，在这时候添加有利于合成糖输送所需要的蛋白质。

当氮源缺乏严重时，建议及早添加DAP，因为氨基酸的合成受到限制会释放大量的硫化氢，从而给葡萄酒带来不愉快的臭鸡蛋味，特别是在酵母的对数生长期，氮源缺乏，这种情况会愈加明显。

虽然DAP是一种很有用的发酵助剂，但是如果氮源够了的话，还是少加或者不加为好，因为它会被牵连合成一种可疑的致癌剂---氨基甲酸乙酯。

过量的氮源也会使一些菌株倾向于生产高浓度的硫化氢。

所以，现在已经研发了一种快速测量可吸收氮源的方法，能够使酒厂更好地评估添加氮源的量。

几种情况能够降低汁子中的氮源含量，在葡萄园中氮的缺乏以及过度澄清都能够限制或减少汁子中的可吸收氮的含量。

如果缺乏严重，不但会引起发酵迟缓，甚至会引起发酵的停滞，这是因为氨饥饿会带来的糖运输系统的不可逆失活。

如果葡萄感染灰霉菌，汁子的氮源含量甚至会减少80%，一些葡萄品种的汁子会比其他品种更易缺氮，比如“霞多丽”和“鸽笼白”，当给这些汁子做过度的发酵前离心或过滤时，缺氮会更严重。

氮源对微生物生长的作用
首先，氮源是微生物合成蛋白质的重要原料。

蛋白质是微生物
体内最主要的结构和功能分子，其中包含氨基酸，而氮元素是氨基
酸的组成部分。

微生物需要通过氨基酸合成蛋白质来维持细胞结构
和功能的正常运作，因此氮源对微生物的蛋白质合成和细胞增殖至
关重要。

其次，氮源对微生物的代谢活动也具有重要影响。

微生物利用
氮源进行代谢途径中的氨基酸合成、脱氨酶反应、尿素循环等过程，这些代谢活动对微生物的生长和能量产生起着至关重要的作用。

氮
源的供应充足与否直接影响了微生物的代谢活动和生长速率。

另外，氮源还参与微生物的细胞信号传导和应激响应。

在微生
物体内，氮源的供应状态会影响到细胞内的信号传导通路，从而调
控细胞的生长、分化和适应环境的能力。

一些研究表明，氮源的不
同类型和浓度可以影响微生物对环境中各种应激因素的响应，进而
影响微生物的生长和生存。

综上所述，氮源对微生物的生长具有重要的作用，它不仅是微
生物合成生物大分子的重要原料，也参与了微生物的代谢活动和细
胞信号传导。

因此，在微生物培养和微生物生态系统研究中，合理控制和供应氮源对于维持微生物的生长和代谢活动至关重要。

对氮源的研究也将有助于深入了解微生物的生理特性和生态功能，为微生物资源的利用和环境修复提供理论支持。