第五章 微生物发酵及工艺控制

（推荐）微生物发酵工艺及其控制简述微生物发酵工艺及其控制简述罗宗学（云南大学生命科学学院云南昆明 650091）摘要：根据操作方式不同，发酵工艺分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型，其中流加发酵在生产和科研上应用最为广泛。

在发酵工艺中反映发酵过程变化的参数分为物理参数、化学参数和生物学参数三大类，这些参数的变化直接影响到发酵工业的生产率和产物品质。

本文从对发酵工艺过程影响较大的发酵温度、pH值、溶解氧、泡沫、菌体浓度和基质、发酵时间等6个方面阐述如何进行发酵工艺的控制，为实现发酵产业的经济效益最大化提供必要的理论依据。

关键字：发酵工艺变化参数影响和控制发酵是指通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的过程。

早在2000多年前，我国就有了酿酒、制醋的发酵技术，那时候发酵完全属于天然发酵。

20 世纪40年代中期，美国抗菌素工业兴起，大规模生产青霉素，建立了深层通气发酵技术。

1957年，日本微生物生产谷氨酸盐(味精)发酵成功，大大推动了发酵工程的发展。

70年代开始，随着基因工程、细胞工程等生物过程技术的开发，以石油为原料生产单细胞蛋白，使发酵工程从单一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物过渡，从单纯依靠农产品发展到利用矿产资源，如天然气、烷烃等原料的开发。

80年代，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，人们能按需要设计和培育各种工程菌，在大大提高发酵工程的产品质量的同时，节约能源，降低成本，使发酵技术实现新的革命。

发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。

影响发酵过程发的因素很多，包括物理的（如温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度、浊度、料液流量等），化学的（如质浓度、pH、产物浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、废气中氧及二氧化碳浓度、核酸量等）和生物的（如菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、基质消耗速率、关键酶活力等）三大类。

微生物发酵工艺的优化与控制一、微生物发酵工艺的基本概念微生物发酵是利用微生物在特定的生理、生化条件下，将有机物转化为有用物的一种生物化学反应，广泛应用于生物制药、食品发酵、环境治理等领域。

微生物发酵工艺是指对微生物的生长、代谢和产物分泌过程进行管理和调控的技术体系，目的是提高产量和产品质量。

二、微生物发酵工艺的优化微生物的生长、代谢和产物分泌过程受多个因素的影响，通过对这些因素进行优化可提高微生物的产量和产品质量。

1. 培养基的优化培养基是微生物生长的主要环境，优化培养基的配方可以提高微生物的生长速度和代谢活性，降低生产成本。

优化方法包括：改进碳、氮源的类型、浓度，添加发酵辅助剂、提高pH值、改善培养基的通气性等。

2. 发酵条件的控制发酵条件的控制对微生物的代谢和产物分泌有着重要影响。

常用的调控因素有：温度、pH值、氧气含量、气体流速、搅拌速度等，不同微生物有不同的最适发酵条件。

3. 微生物种质的选择微生物种质不同，其代谢途径和产物分泌能力也不同。

通过筛选优良的微生物种质，可以提高产量和产物质量。

种质选择时需考虑微生物的适应性、稳定性和抗污染性等因素。

三、微生物发酵工艺的控制微生物发酵工艺的控制是指在发酵过程中对微生物生长、代谢和产物分泌过程进行实时监测和调控，保证发酵过程的稳定性和产品质量。

1. 在线监测在发酵过程中，通过传感器实时监测微生物发酵液中的氧气含量、pH值、温度、溶氧量等参数，及时发现问题并进行调整。

2. 实时控制根据监测到的数据，实时调整发酵条件，控制微生物的生长、代谢和产物分泌过程，以达到目标生产指标。

3. 优化控制根据数据分析和决策，对发酵条件进行优化控制，进一步提高产量和产品质量。

四、微生物发酵工艺的应用案例微生物发酵在生物制药、食品发酵、环境治理等领域有着重要应用。

1. 生物制药通过微生物发酵技术，可生产多种生物制剂如青霉素、链霉素、庆大霉素等抗生素、胰岛素等蛋白质药物。

2017年03月微生物发酵工艺及其控制简述王利周海娇初歆王海军张瑞(正大天晴药业集团股份有限公司,江苏连云港222000)摘要:微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。

微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。

发酵工艺分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型，其中连续发酵在生产和科研上应用最为广泛。

在发酵过程中将受到一系列物资或条件的影响，这些物质或条件变化将直接影响到发酵工业的生产率和产物品质。

本文从对发酵工艺过程影响较大的发酵温度、pH 值两个方面阐述如何进行发酵工艺的控制。

关键词:微生物;发酵工艺;控制;变化参数微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的培养条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人们所需要的代谢产物的一个过程。

微生物发酵生产的好坏主要取决于菌种本身的遗传特性和培养氛围及培养的环境。

同时，微生物发酵还受到诸如发酵温度、溶解氧、泡沫、pH 值、菌体浓度和发酵时间等的影响，为了得到理想的发酵产物，往往会控制其中关键因素。

现在，发酵工艺以遍布医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、改造植物基因、生物固氮、工程杀虫菌生物农药、微生物饲料、境保护等方面。

1发酵工艺概述微生物发酵主要是指选育优良的菌种，人们制定想要的发酵产物，根据目标产物选取相应的环境，并控制如pH 、温度、溶氧和营养组成等客观条件，最终得到需要的代谢产物的一个过程。

在这个过程中最重要的是菌种的选取以及客观条件的控制。

这里影响目标产物得到最大的是PH 值以及培养基的温度，下面会详细介绍二者及其控制。

值得一提的是，在进行培养基大量发酵的过程中，工艺要求必须严格控制为无菌条件，此外，为得到优良而且大量的发酵产物，我们往往还会引进计算机控制技术，在工艺生产线上发酵过程中通过计算机控制不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气，使发酵源源不断的进行下去并保证得到相应的代谢产物，在此过程中应保持空气的干燥以及无菌。

微生物发酵的过程控制和调节微生物发酵是一种以微生物为媒介，利用生物化学反应产生物质的过程。

它广泛应用于食品、药品、化工等各个领域。

在微生物发酵过程中，为了达到预期的发酵效果，需要对发酵过程进行控制和调节。

一、发酵过程的控制1.温度控制温度是微生物生长和代谢的重要因素，也是影响发酵速率和产物产量的主要因素之一。

一般来说，微生物在特定温度范围内可以快速生长并代谢，而在高于或低于该温度范围时，微生物的生长和代谢都会受到影响，从而影响了发酵效果。

因此，在发酵过程中，需要通过恒温水浴或恒温箱等方式对温度进行控制。

对于不同类型的微生物和发酵过程，合适的温度也不同。

例如，对于酵母发酵，一般在25℃左右；对于乳酸菌发酵，一般在35℃左右。

2. pH值控制pH值也是微生物生长和代谢的重要因素之一，是微生物生长和代谢活动所需的酶的作用条件之一。

不同微生物对pH值的要求不同，例如酵母最适宜的pH值范围为4.5-5.5，乳酸菌最适宜的pH值范围为6.0-6.5。

因此，在发酵过程中需要对pH值进行控制。

如果pH值过高或过低，会影响微生物的生长和代谢，进而影响到产物的产量。

一般采用添加脱氧化剂或碱、酸来进行pH值的调节。

3. 氧气供应控制氧气对微生物的代谢和生长也有影响。

有些微生物的代谢需要氧气，例如酵母发酵，而有些微生物的代谢是厌氧代谢，例如乳酸菌发酵。

因此，对于需要氧气的微生物发酵过程，需要确保氧气的充分供应，以维持微生物的生长和代谢。

二、发酵过程的调节1. 防止污染微生物发酵过程中，如果外部环境出现污染，将会影响微生物的生长和代谢。

因此，在发酵过程中需要实行无菌操作，防止细菌和其他杂质的污染。

常用的无菌操作方法有热消毒、化学消毒和紫外线消毒等。

2. 添加营养物质微生物需要特定的营养物质才能完成生长和代谢。

在发酵过程中，需要根据微生物类型和发酵需求添加适量的营养物质，以保证微生物的正常生长和代谢。

3. 发酵过程的监测和调节在发酵过程中，需要对发酵过程进行监测和调节，以达到预期的发酵效果。