发酵过程中控制调节因素有哪些

发酵是典型的代谢控制发酵，它是建立在容易变动的动态平衡上的，受多方面的环境条件支配。所以有了好的菌种而没有合适的环境条件和操作工艺，也不可能积累大量的。如果培养条件不适宜，则几乎不产生，仅得到大量的菌体或者由发酵转换成的乳酸、琥珀酸、a酮戊二酸、、、乙酰等产物。

因此环境条件对发酵具有重要的影响，适宜的环境条件是提高发酵产率的重要条件。

培养基是菌体生长和代谢的基质，其组成对菌体的生长和代谢起着重要的作用。

发酵的两个阶段对营养的要求是不同的。在长菌阶段，要求营养平衡，比如要求含相对充裕，风量相对较小，以求在短期内得到大量高活性的产酸型菌体；在产酸阶段，要求所消耗的物料按添加的形式与控制要求相匹配。因此在发酵过程中，对培养基、溶解氧、温度、pH和磷酸盐等因素的调节和控制有定的严格要求。

1.溶解氧

产生菌是典型的好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于的合成。其中棒状杆菌在溶解氧不足时产生的是乳酸或琥珀酸。

溶解氧对产生菌种子培养影响很大。溶解氧过低，菌体呼吸受到抑制，从而抑制生长，引起乳酸等副产物的积累；但是并非溶解氧越高越好，当溶解氧满足菌的需氧量后继续升高，不但会造成浪费还会由于高氧水平抑制菌体生长和的生成。

2.湛度

在整个流加发酵中，并非定要控制恒温培养，因为菌体适生长温度不定是菌体积累代谢终产物的佳温度。

发酵0~12h为长菌期，菌种生长的适温度为30~32℃。当菌体生长到稳定期，进入产酸期，控制温度为34-36℃。由于发辞期代谢活跃，发酵罐要注意冷却，防止温度过高引起发酵迟缓。例如，在生产过程中，发酵初期提高温度可以缩短细胞生长时间，减少发酵总时间；发辞中、后期的菌体活力较强，适当提高发酵温度有利于细胞膜渗透和产酸，故温度应控制稍高些.

3.pH在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。

如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。其中棒状杆菌在pH呈酸性时生成乙酰，为了维持发酵的佳条件，根据产生菌发酵的适pH在7.0~8.0之间，采用提高通风量、控制流加氮源的方法来调节的发酵。例如：长菌期，（O~12h）控制pH不大于8.2（由尿素流加量、风量和搅拌转速来调节）；产酸期，（12h以后）控制pH在7.1~7.2；放罐，达到放罐标准（残糖在1%以下且糖耗速度缓慢且小于C.15%/h，或残糖含量小于0.5%）后，及时放罐。

4.磷酸盐

磷酸盐是发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向嫩氨酸发酵；但磷浓度过低，则菌体生长不好，不利于高产酸。发酶结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。

5.

在缺陷型的发酵中，起着细胞膜通透的开关作用，对发酵有定影响。如果过量，则只长菌，不产酸；如果不足，则菌体生长缓慢甚至不长。菌体从培养液中摄取的速度很快，远远超过蒸体繁殖所需要的量。因此，培养液中残存的很少，在培养过程中菌体内的含由多逐渐减少，从而达到亚适量，保证了的积累。般来讲，过量时菌体生长繁殖快，细胞膜致密使得细胞内的无法排出，发酵液中由菌种细胞排出的仅占氨基酸总量的12%；亚适量时，菌体代谢失调，细胞膜通透性增强，细胞内的能及时排出，发酵液中由菌种细胞排出的仅占氨基酸总量的92%，有利于的积累。因此，分不同阶段进行控制为合理，

6.接种时间

利用对数生长期中后期的种子接种，可缩短其延滞期，而且菌体生长迅速，菌体浓度相对较高，有利于缩短发醉周期，提高代谢产物的产量。

7.按种量

接种量大小直接影响发酵产酸。接种量太小，发酵前期生长缓慢，整个发酵期间长，菌种的活力下降，发酵效果差；接种量过大，会引起菌体增长过快，单位体积内的养料和溶解氧供应不足，代谢废物较多，不利于产酸。接种量适宜，能减少染菌机会，缩短发酵周期。因此，接种量般要求以适量为原则。

8.通风

通风的实质就是供氧并使菌体和培养基充分混合。产生菌为兼性好氧菌，在有氧、无氧的条件下都能生长，只是其代谢产物不同。在发酵过程中，通风必须适度。在罐压定的情况下，风量的增加可以增加发酵培养基的氧分压。通风的计量，般采用每分钟发酵液体积与所通的空气体积之比来确定，如风量为1：0.5表示每分钟每立方米发酵液中通入了0.5m的空气，罐压恒定时，尾风风量与进风风量相同，因此，在实际操作中，用安装在发酵策尾气排放口上的空气流量计来读取数据。

9.泡沫

发辞是好气型发酵，因通风和搅拌产生泡沫是经常存在的现象，但泡沫过多会带来系列问题，例如泡沫形成泡盖时代谢产生的气体不能及时排出，妨碍菌体呼吸作用，影响菌体的正常代谢；泡沫过多，发酵液会外溢，易冲上能顶，造成浪费和污染。因此，在发酵过程中如何避免泡沫的过多产生是需要重视的问题。

发酵工业上消除泡沫的方法常有两种，即机械消泡和化学消泡剂消泡。

（1）机械消泡

机械消泡是借助机械力将泡沫打破，或借压力变化使。其优点是不用在发酵液中加入其他物质，节省原料（消泡剂），减少由于加入消泡剂引起污染的机会；缺点是不能从根本上消除引起泡沫的因素，消泡效果往往不如化学消泡剂迅速可靠，且需要消耗定的动力。

（2）化学消泡剂消泡

化学消泡剂消泡是借助些化学药剂来消除泡沫的方法。其优点是消泡效果好，作用迅速，尤其是合成消泡剂效率高，用量少；其缺点是选择不当会影响菌体生长繁殖或者彩响代谢产物的积累，操作上会增加染菌的机会，且用量过多时会影响氧的传递，从而影响菌体的代谢。

根据消泡原理和发酵液的性质、要求选择不同的消泡剂。

消泡剂应当具有以下特点：

必须是表面活性剂，且具有较低的表面张力；具有定的亲水性，对气-液界面的铺展系数必须足够大；无毒，不影响菌体的生长和代谢、产物的提取和产品质量；不干扰溶解氧、pH等测定仪表的使用，好不影响氧的传递。

目前，普遍使用的消泡剂是聚雕类消泡剂，此类消泡剂均为无色或淡黄色黏性液体，不易挥发，热稳定性高，它们的表面化学性质基本相近，属于非离子型表面活性剂，起消泡作用的基团是分子中的疏水基、亲水基和末端羟基，使消泡剂在发泡介质中能良好铺展，以促进消泡效力的发挥。

10.无菌

产生菌对杂菌及噬菌体的抵抗力差，旦染菌，就会造成减产或无产现象的发生，致使发酵生产失败，所以预防及挽救菌种是非常重要的。

常见的杂菌有芽孢杆菌、阴性杆菌、葡萄球菌和霉菌。针对芽孢杆菌，打料时要检查板式换热器和维持管压力是否高出正常水平。如果堵寨，容易造成灭菌不透。板式换热器要及时清洗或拆换，罐要打开，检查管路是否有泄漏或短路，阀门和法兰是否损坏。针对阴性杆菌，对照放罐体积看是否异常，如果高于正常体积，可能是排猫泄漏，要对接触冷却水的管路和阀门等处进行检查。针对葡萄球菌，流加糖罐和空气过滤器要进行无菌检查，如果染落要统杀常处理，针对霉菌，则要加大对环境的消毒力度，对环境死角要进行清理。

感染噬菌体是严重的种染菌，发酵罐旦感染上噬菌体，菌体在很短的时间内迅速下降，发酵将无法进行。噬菌体有个致命点，就是必须有菌体宿主的存在，如无宿主噬菌体将无法生存。另外，噬蓝体不耐高温，般升温至80C就会死亡。

在发酵2~10h时感染噬菌体，判断正确后，把发酵液加热至45℃10min将菌杀灭。在发酵10~14h时感染噬菌体，耗糖速度减慢直至停止，此时残糖在6%~~10%之间，产酸3%~5%之间。在这时段出现感染噬菌体，仍然是把发酵液加热至45℃10min，压出发酵缩，进行分罐处理，般可分为两罐来处理。发酵18h后出现OD值下跌，此时残糖在3%左右，出现耗糖缓漫或停止。