提高发酵产率与速度方法

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1、提高发酵产率与速度的方法随着科学的发展，生物技术己成为了人们生活中必不可少的一项技术，生物技术研究者追求的两个主要目标，一是新型生物产品的开发，另一就是为传统的或新生生物产品，寻求更经济的生产方式。近十年来，利用发酵工程技术来生产一些重要的食品，是生物技术领域中迅速发展的一个重要方向。在这一研究领域里，如何创造更经济、更有效的方法，来提高生产过程的经济性和产品的市场竞争力，已经成为生物技术领域的科学家们所关注的焦点问题。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，但是由于发酵技术的应用领域很广泛，所以对于不同的领域又将其细化，比如，

2、微生物生理学严格定义的发酵：有机体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。工业生产上定义的发酵：工业生产上笼统的把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业生产均成为发酵。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。当然，必须首先了解发酵工程的原理与技术。发酵工程是现代生物工程的重要组成部分,是基因工程、

3、酶工程、细胞工程技术等生物技术实现产业化的桥梁和关键技术。它由早期的酿造工艺衍化至今,已进入高科技领域,基因工程和细胞工程把生命科学推向一个新的发展阶段,创建了许多具有新功能、新品系的微生物新菌种以及动植物细胞的新细胞株。而要用这些新菌种和新细胞株生产出丰富人类生活的美味佳肴,增进人类健康的良方新药,美化人们生活的奇花异草和提高人们生活档次的各种精细化工产品,等等,唯有发酵工程技术可以担当此重任。发酵工程既是一个广阔的技术领域,又是一个多学科的杂交体系,它记载着古代文明的足迹,又反映出近代生物技术发展的轨迹。现代发酵工程是传统发酵技术与现代DNA重组、细胞

4、融合等新技术相结合,而发展起来的现代生物技术,并通过现代化学工程技术生产有用物质或直接用于工业化生产的大工业体系。一、选育优良菌株提高发酵产率：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。长期保存的储存菌株以冷冻干燥保藏为主，特殊要求的菌种可用其它方法进行保存，半储存菌株以含20%甘油的肉汤或液体石腊封存的半固体琼脂为主，在0℃以下保存，应用菌株以琼脂斜面为主，在4℃保存，菌种的传代不可超过6次。视菌种的特性及使用情况，一般储存菌株每5年传记代一次

5、，每1-2年从储存菌株转接至半储存菌株，半储存菌株每3-6个月传代一次，每1-3个月从半储存菌株转接接至应用菌株。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。二、温度的控制提高产物产量：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。在废水生物处理中，微生物最适宜的温度范围一般为16-30℃，最高温度在37-43℃，当温度低于10

6、℃时，微生物将不再生长。在适宜的温度范围内，温度每提高10℃，微生物的代谢速率会相应提高，COD的去除率也会提高10%左右；相反，温度每降低10℃，COD的去除率会降低10%，因此在冬季时，COD的生化去除率会明显低于其它季节。三、PH值对微生物发酵的影响：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。大多数微生物对pH的适应范围在4.5-9，而最适宜的pH值的范围在6.5-7.5。当pH低于6.5时，真菌开始与细菌竞争，pH到4.5时，真菌在生化池

7、内将占完全的优势，其结果是严重影响污泥的沉降结果；当pH超过9时，微生物的代谢速度将受到阻碍。不同的微生物对pH值的适应范围要求是不一样的。在好氧生物处理中，pH可在6.5-8.5之间变化；厌氧生物处理中，微生物以pH的要求比较严格，pH应在6.7-7.4之间。发酵工业利用微生物的代谢活动经生物转化大规模制造产品的一门工业。在20世纪60年代以前，轻工、食品领域的发酵工业主要由酿酒和酿造的产品组成，随着现代生物技术的崛起，不仅对原有的酿酒和酿造工业进行的技术改造，还不断的开发出以现代生物技术为特征的新型发酵制品。至今，以形成了一个品种繁多，门类较齐全，具有

8、相当规模的独立工业体系，在国民经济中占有重要地位，发酵行业将会受到