[推荐]发酵的原理

（1） 发酵过程一般是在常温常压下进行的生化反应，反应安全，要求条件较简单； （2） 可用较廉价原料生产较高价值产品； （3） 反应专一性强； 

（4） 能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰； （5） 发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要； （6） 菌种是关键； 

（7） 发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件限制。 

    自然界中分离菌种的一般过程：查阅资料、采样、预处理、富集培养、纯种分离、生产性能测定 选育方法：自然选育、诱变选育、原生质体融合、杂交育种、分子育种  菌种保藏原理：根据微生物的生理、生化特点，人工创造条件，使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受抑制 的休眠状态。  干燥、低温、缺氧、寡营养  保藏方法：斜面低温保藏法、矿油封藏法（液体石蜡保藏法）、真空冷冻干燥法、液氮超低温保藏法、沙土管 干燥保藏法、穿刺保藏法           微生物衰退原因：自发突变的结果  基因突变（内因）、传代过多（外因）  菌种复壮：确保或恢复菌种优良性能的措施  防衰措施：（1）保证菌种的纯培养；（2）严格控制传代次数；（3）用适宜菌龄的菌种；（4）用适宜培养条 件及保藏条件  复壮措施：（1）纯种分离；（2）通过寄主体进行复壮；（3）淘汰已衰退个体

    发酵培养基 

发酵培养基作用：（1）满足菌体的生长  （2）促进产物的形成 培养基类型 

按纯度：化学合成、天然、半合成 按物态：固体、液体、半固体 按用途：孢子、种子、发酵 

发酵培养基要求： 

① 培养基能够满足产物最经济的合成。 ② 发酵后所形成的副产物尽可能的少。 

③ 培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。 

④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。 培养基组分 

C源：糖类、油脂、有机酸、正烷烃 N源 

有机：玉米浆、鱼粉、酵母膏、花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米蛋白粉、蛋白胨、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。 

无机：硫酸铵、硝酸铵、硝酸钠 

生理酸性盐：无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺，正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。 

生理碱性盐：若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。 

无机盐 微量元素 

生长因子：凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。  前体：某些化合物加入到发酵菌培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身

的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。 

产物促进物：非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。如：链霉素生产加巴

比妥，赖氨酸生产加红霉素等。如加入微量的“九二O”可以促进某些放线菌的生长，缩短发酵周期，提高抗生素的产量，因此起到生长因素的作用。还有在四环素发酵中加入硫氰化苄，菌体呼吸强，糖代谢快，而抗生素合成受阻，所以降低菌体呼吸，产量就会提高。 

培养基设计步骤 

① 根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的培养基成分； ② 通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分； 

③ 当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。

  

发酵无菌技术 

染菌：除生产菌以外，还有其他杂菌生长繁殖 

染菌时间：用无菌检测法确准的污染时间，不是杂菌窜入培养液的时间。 不同时期染菌对发酵的影响： 

① 种子培养期染菌：灭菌后弃去 ② 发酵前期染菌 

降低T、调整补料量、调pH，缩短发酵周期 培养基消耗不多，可重新灭菌，重新接种 ③ 发酵中期染菌：严重干扰菌的代谢 

降温培养、减少补料、密切注意代谢变化、发酵单位达一定量，可提前放罐，抗生素生产中可将高单位发酵液输入染菌罐 ④ 发酵后期染菌：已积累大量产物，一般影响不大，可适当提前放罐。 

染菌原因 

① 设备渗漏或死角 

② 空气带菌 ③ 种子带菌影响培养基灭菌因素：培养基被污染程度、灭菌温度、灭菌时间、培养基灭菌所要达到的程度 

其他因素：培养基成分、培养基物理状态、pH 

分批灭菌：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，用蒸汽加热达到预定温度后，维持一定时间。 

连续灭菌：将配制好的培养基向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却等灭菌操作过程。又称连消。 

连续灭菌的优缺点 

优点： 

（1） 可采用高温短时灭菌，营养成分破坏少，蒸汽平稳，有利于提高发酵产率； （2） 发酵罐利用率高； （3） 蒸汽负荷均衡； 

（4） 采用板式换热器，可节约大量能量； （5） 适宜采用自动控制，劳动强度小； 

（6） 可实现耐热性物料和不耐热性物料在不同温度下分开灭菌，减少营养成分破坏。

缺点： 

（1） 对小型罐无优势，不方便，对设备要求高； （2） 蒸汽波动时对灭菌不彻底； 

（3） 培养基会有固体颗粒或较多泡沫，以分批灭菌为好，防止灭菌不彻底； 

无菌空气：通过除菌处理使空气中含菌量降低到一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会，此空气称~ 

空气除菌方法：辐射灭菌（α、β、γ、UV等）、加热除菌、静电除菌、过滤除菌 

介质过滤除菌机理：惯性撞击作用、拦截滞留作用、布朗扩散作用、静电吸附作用、重力沉降作用 过滤除菌流程及其相应作用。