Метод микробной ферментации

Микробная ферментация — это процесс использования микроорганизмов для преобразования сырья в продукты, необходимые человеку, посредством определенных метаболических путей в подходящих условиях. Уровень продукции микробной ферментации во многом зависит от генетических особенностей и условий культивирования самих штаммов. Область применения технологии ферментации включает фармацевтическую промышленность, пищевую промышленность, энергетику, химическую промышленность, сельское хозяйство: трансформация генов растений; Биологическая азотфиксация; Технические инсектициды и биопестициды; Микробные питательные вещества. Охрана окружающей среды и другие аспекты.

Методы микробной ферментации обычно включают периодическую ферментацию, непрерывную ферментацию и периодическую ферментацию корма.

Ферментер из нержавеющей стали Bailun

(1) Непрерывная ферментация

Это относится к добавлению свежей культуральной среды в ферментер с определенной скоростью при одновременном вытекании культуральной среды с той же скоростью, чтобы поддерживать постоянное количество жидкости в ферментере и позволить микроорганизмам расти в стабильном состоянии. Может осуществляться непрерывно в течение длительного времени, с высокой производительностью; Но требования к оперативному контролю высоки: большие инвестиции, загрязнение различными бактериями и разнообразие микробных штаммов. Ферментеры в основном используются для лабораторных исследований кинетики ферментации, и их применение в промышленной ферментации не является распространенным явлением. Их используют только для ферментации с относительно стабильными селекционными свойствами штаммов, таких как спиртовое брожение и т. д.

(2) Периодическая ферментация

Периодическая ферментация, также известная как периодическая культура, представляет собой метод ферментации, который включает добавление бактериальных клеток в определенное количество культуральной среды для культивирования и, наконец, сбор бактериальных клеток или их метаболитов за один прием. При периодической ферментации для поддержания концентрации питательных веществ в культуральной среде в среде, подходящей для роста бактерий и способствующей накоплению продуктов обмена по бактериальному объему, можно использовать промежуточную подкормку. Распространенным методом периодической ферментации в ферментационной промышленности является использование метода глубокой периодической ферментации в одном резервуаре. Периодическая ферментация требует относительно простой технологии и оборудования, что позволяет людям легко освоить ее. Таким образом, сегодня это по-прежнему является основным направлением ферментационной промышленности, а традиционные ферментационные отрасли обычно используют метод периодической ферментации. Каждый процесс периодической ферментации подвергается инокуляции, росту и размножению, бактериальному старению и, в конечном итоге, ферментации заканчивается, что приводит к экстракции продукта.

Под контролем определенных условий питательной среды микроорганизмы претерпевают ряд стадий изменений от рождения до смерти, каждая из которых ограничена особенностями бактериального организма, а также находится под влиянием окружающей среды. Только правильно поняв и освоив этот ряд изменений, мы сможем контролировать производство брожения. Особенностью периодической ферментации является то, что среда, в которой находятся микроорганизмы, постоянно меняется, и можно осуществлять небольшое количество разновидностей ферментационного производства. В случае загрязнения различными бактериями операцию можно легко прекратить. Когда меняются условия эксплуатации или необходимо производить новые продукты, стратегию ферментации легко изменить, а требования к составу сырья относительно обширны. Процесс роста микроорганизмов в периодической культуре можно разделить на четыре стадии: фазу застоя (или адаптации), фазу логарифма (роста), стабильную фазу и фазу распада. Для изучения метаболизма и генетики клеток целесообразно использовать клетки логарифмической фазы с наиболее бурным ростом. В производстве ферментационной промышленности используемые семена должны находиться в логарифмической фазе. Когда их инокулируют в свежую культуральную среду ферментационного резервуара, период застоя практически отсутствует, что позволяет получить большое количество энергично растущих бактериальных клеток за короткий период времени, что способствует сокращению производственного цикла. В исследованиях и производстве часто возникает необходимость продлить логарифмическую стадию роста клеток.

Основным оборудованием для периодической ферментации является главный ферментер (главный ферментер) и семенной ферментер (семенной ферментер), оба из которых относятся к устройствам глубокого культивирования. (Содержит ингредиенты, устройства для паровой стерилизации, охлаждения, вентиляции, фильтрации воздуха, перемешивания, пеногасителя и т. д.). Семенной резервуар: семена необходимого штамма для инокуляции основной питательной среды ферментера. Культура в бутылке-встряхивании – посевная культура – ферментационная культура (постепенно увеличивающаяся в 10 раз по объему). Периодическая ферментация — хороший метод ферментации, широко используемый в промышленном производстве.

Факторы, влияющие на общий выход в процессе периодической ферментации: ① Факторы субстрата: неправильный выбор субстрата приводит к ограничению или ингибированию субстрата, что приводит к эффекту ингибирования разложения субстрата и феномену вторичного роста. ② Влияние бактериальных штаммов и типов продуктов метаболизма: бактериальные штаммы ферментации обладают слабой адаптируемостью и не могут быстро адаптироваться к типам субстратов и средам ферментации, или продукты представляют собой вторичные метаболиты, чувствительные к начальным высоким концентрациям, влияющие на общий выход периодической ферментации. Ограничения самого типа ферментации: Периодическая ферментация представляет собой типичный нестационарный процесс с однократной подачей и инокуляцией до завершения ферментации без открытия крышки. Питательные вещества будут быстро истощены, что сделает невозможным поддержание непрерывного роста и производства микроорганизмов; ④ Влияние стадии роста микробов: длительное время простоя приводит к снижению производительности.

Стеклянный ферментер-биореактор Bailun

(3) Периодическая ферментация с подачей

Периодическая ферментация, также известная как полунепрерывная ферментация или полунепрерывное культивирование, относится к методу периодического или непрерывного добавления свежей культуральной среды во время процесса периодической ферментации. По сравнению с традиционной периодической ферментацией ее преимущество заключается в поддержании очень низкой концентрации субстрата в ферментационной системе. Преимущества низкой концентрации субстрата: ① можно устранить ингибирующий эффект быстрого использования источников углерода и поддерживать соответствующую концентрацию бактерий, чтобы не усугублять противоречие с подачей кислорода; ② Избегайте накопления токсичных метаболитов в культуральной среде.

Периодическая ферментация кормов широко используется при производстве антибиотиков, аминокислот, ферментных препаратов, нуклеотидов, органических кислот и полимеров. Например, в большинстве ферментаций Escherichia coli используется периодическое кормление культуры, что является способом оптимизации современных процессов ферментации и эффективной оптимизации. химическая среда при культивировании микробов. Поместите микроорганизмы в оптимальную среду для роста. По сравнению с периодической ферментацией, периодическая ферментация с кормом может уменьшить ингибирование субстрата, ингибирование обратной связи продукта и эффекты ингибирования разложения глюкозы. Избегайте чрезмерного роста клеток и потребления кислорода, вызванного чрезмерным однократным добавлением сахара при периодической ферментации, что может привести к несоответствию оборудования для вентиляции и перемешивания. Бактериальным телом можно управлять в виде серии непрерывных переходных стадий, которые можно использовать как средство контроля качества клеток. По сравнению с непрерывной ферментацией преимущества периодической ферментации с подпиткой заключаются в следующем: ① низкие требования к стерильности; ② Изменение деформации с минимальной деградацией; ③ Более широкая применимость.

Связаться с нами:

Добавить: 6848# Liuxiang Rd., Цзядин, Шанхай, Китай

Контактное лицо: Мэдди

Электронная почта: [email protected]

Телефон:+86-134-7276-8163 (WhatsApp)

Сайт: https://fermentorchina.com/.