微生物发酵法

微生物发酵是指利用微生物在适宜的条件下，通过特定的代谢途径将原料转化为人类所需产物的过程。微生物发酵产量的高低主要取决于菌株本身的遗传特性和培养条件。发酵工程的应用范围包括医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业：转化植物基因；生物固氮；工程杀虫剂和生物农药；微生物营养物；环境保护等方面。

微生物发酵方法一般有间歇发酵、连续发酵、补料间歇发酵等。

百伦不锈钢发酵罐

（1）连续发酵

是指以一定的速度向发酵罐中加入新鲜培养基，同时以同样的速度流出培养基，使发酵罐内保持恒定的液体量，使微生物处于稳定的生长状态。可长时间连续进行，生产能力高；但操作控制要求高，投资大，易混入杂菌，微生物菌株易变异。发酵罐主要用于实验室发酵动力学研究，在工业发酵中的应用并不普遍，只用于菌种选择特性相对稳定的发酵，如酒精发酵等

（2）批量发酵

间歇发酵又称批培养，是将菌体加入一定量的培养基中进行培养，最后一次性收获菌体或其代谢产物的发酵方法。在间歇发酵中，为了保持培养基中营养物质的浓度，使之处于适合菌体生长的环境中，利于菌体体积代谢产物的积累，可以采用中间补料的方式。发酵工业中常见的间歇发酵方式是采用单罐深间歇发酵法。间歇发酵所需的技术和设备相对简单，人们容易掌握，因此，它至今仍是发酵工业的主流，传统发酵工业一般采用间歇发酵方式。每批次发酵过程都要经过接种、生长繁殖、菌体老化，最终发酵结束，得到产品的提取。

微生物在一定的培养基条件控制下，从出生到死亡经历一系列的变化阶段，每个变化阶段都受菌体特性的制约，同时也受周围环境的影响。只有正确认识和掌握这一系列的变化，才能控制发酵生产。批量发酵的特点是微生物所处的环境不断变化，可以进行少量品种的发酵生产，如果有杂菌污染，操作容易终止。当操作条件改变或需要生产新产品时，发酵策略容易改变，对原料组成的要求也比较广泛。批量培养中微生物的生长过程可分为停滞（或调节）期、对数（增长）期、稳定期、衰减期四个阶段。研究细胞的代谢和遗传时，宜选用生长最旺盛的对数期细胞。在发酵工业生产中，所用的种子应为对数期的。它们接种到发酵罐新鲜培养基中时，几乎无停滞期，能在较短的时间内获得大量生长旺盛的菌体，有利于缩短生产周期。在科研生产中，往往需要延长细胞的对数生长期。

批量发酵的主要设备有主发酵罐（主发酵罐）和种子发酵罐（种子发酵罐），二者都属于深层培养设备。（内含配料、蒸汽灭菌、冷却、通风、空气过滤、搅拌、消泡装置等）。种子罐：用于接种主发酵罐培养基所需菌种的种子。摇瓶培养—种子培养—发酵培养（逐步扩大10倍体积）。批量发酵是工业生产中广泛应用的一种很好的发酵方法。

间歇发酵过程中影响总产量的因素：①底物因素：底物选择不合适，导致底物限制或抑制，产生底物分解抑制效应和二次生长现象。②菌株及代谢产物类型的影响：发酵菌株适应性弱，不能很快适应底物类型和发酵环境，或者产物为对初始高浓度敏感的次级代谢产物，影响间歇发酵的总产量；发酵类型本身的局限性：间歇发酵是典型的非稳态过程，不开盖一次性进料接种直至发酵结束，营养物质会很快耗尽，不能维持微生物的继续生长生产；④微生物生长期的影响：非生产时间长导致生产率较低。

百仑玻璃发酵罐生物反应器

（3）补料分批发酵

间歇发酵又称半连续发酵或半连续培养，是指在间歇发酵过程中，间歇或连续加入新鲜培养基的培养方式。与传统的间歇发酵相比，其优点在于发酵体系中维持很低的底物浓度。低底物浓度的优点有：①可解除对碳源快速利用的抑制作用，维持适当的菌体浓度，不至于加剧供氧矛盾；②可避免培养基中毒性代谢物的积累。

补料分批发酵广泛应用于抗生素、氨基酸、酶制剂、核苷酸、有机酸、聚合物等的生产。例如大肠杆菌发酵大多采用分批补料培养，这是优化现代发酵工艺、有效优化微生物培养过程中化学环境的一种方法，将微生物置于最适生长环境中。与分批发酵相比，补料分批发酵可以缓解底物抑制、产物反馈抑制、葡萄糖分解抑制等效应，避免分批发酵中由于一次性加入过多的糖，造成细胞生长过度、耗氧量大，从而导致通气搅拌设备不匹配。菌体可以在一系列连续的过渡阶段中得到控制，可以作为控制细胞质量的一种手段。与连续发酵相比，补料分批发酵的优点有：①无菌要求低；②菌种变异少，降解极少；③适用性更广。

联系我们：

地址：6848# 上海市嘉定区留香路

联系人: 麦迪

邮箱：[email protected]

电话：+86-134-7276-8163（WhatsApp）

网址：https://fermentorchina.com/