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發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中的工藝控制
發(fā)布時(shí)間：
2022-08-12
在酶的發(fā)酵設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，菌株的產(chǎn)酶性能是決定發(fā)酵效果的重要因素，但發(fā)酵條件也會影響細(xì)菌的生長和酶的產(chǎn)量。除了適宜的培養(yǎng)基外，酶的合成還需要適宜的溫度、pH、溶解氧等。各種參數(shù)相互影響，相互聯(lián)系，只有配合得當(dāng)，才能取得預(yù)期的效果。
在酶的發(fā)酵設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，菌株的產(chǎn)酶性能是決定發(fā)酵效果的重要因素，但發(fā)酵條件也會影響細(xì)菌的生長和酶的產(chǎn)量。除了適宜的培養(yǎng)基外，酶的合成還需要適宜的溫度、pH、溶解氧等。各種參數(shù)相互影響，相互聯(lián)系，只有配合得當(dāng)，才能取得預(yù)期的效果。
1、溫度：微生物的生長、繁殖和代謝都需要在適宜的溫度下進(jìn)行，不同的細(xì)菌有不同的適生長溫度。發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中細(xì)胞產(chǎn)酸的理想溫度通常低于細(xì)胞的生長溫度，這是因?yàn)樵谳^低的溫度下，可以提高酶的穩(wěn)定性，但溫度越低越好。選擇生長期適合細(xì)菌生長的溫度和產(chǎn)酶期適合產(chǎn)酶的溫度，在這樣的發(fā)酵條件下獲得的酶產(chǎn)量將是理想的。
2、pH:微生物的生長和代謝產(chǎn)物的合成不僅需要適宜的溫度，還需要適宜的pH，發(fā)酵對微生物細(xì)胞的生長和酶的合成有重要影響，在適宜的pH下酶的產(chǎn)量會增加幾倍甚至十幾倍，由于菌株的遺傳轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)基的成分、培養(yǎng)條件和營養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝，發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中的pH發(fā)生變化，發(fā)酵液的初始PH對發(fā)酵酶活性影響很大。
3、溶氧：微生物根據(jù)需氧量的不同分為好氧、厭氧和兼性厭氧微生物，而工業(yè)發(fā)酵所需的微生物大部分是好氧的，它們需要從周圍環(huán)境中不斷獲取氧氣。特別是在深層發(fā)酵中，溶解氧的控制是一個(gè)非常重要的參數(shù)。供氧不足會影響產(chǎn)酶量，但溶解氧濃度越高越好。不同的發(fā)酵階段需要不同的溶解氧濃度，發(fā)酵過程中有一些酶。然而，有些酶在發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中對溶解氧的需求正好相反，這取決于菌株、酶的種類和培養(yǎng)基的成分等因素。
4、泡沫：發(fā)酵過程中，由于必要的通氣和攪拌，培養(yǎng)基成分的變化，發(fā)酵過程中氣體的產(chǎn)生，培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)表面活性劑的存在等。泡沫將不可避免地產(chǎn)生，這將對發(fā)酵過程產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，過多的泡沫會降低發(fā)酵罐的負(fù)荷系數(shù)。由于泡沫是氣體分散在少量液體中的膠體體系，會造成氣液不循環(huán)，降低發(fā)酵過程中的氧傳遞效率。此外，如果泡沫過多，因此，泡沫控制是發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中的重要內(nèi)容。
除上述條件外，攪拌、壓力、CO濃度和濕度都會影響發(fā)酵過程，它們也是發(fā)酵設(shè)計(jì)過程中的重要參數(shù)。在發(fā)酵過程中，還要防止雜菌的污染。發(fā)酵罐要消毒，接菌后要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作。發(fā)酵過程中應(yīng)及時(shí)取樣和鏡檢，防止雜菌污染。發(fā)酵是多種因素綜合作用的結(jié)果，在發(fā)酵過程中，需要探索獲得合理產(chǎn)酶量的理想條件。
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