发酵的相关参数

微生物发酵过程中，其代谢变化可通过各种状态参数反映出来。

根据参数的性质特点，与微生物发酵有关的参数可分为物理、化学和生物三类。

1.物理参数

温度、压力、空气流量、搅拌转速及搅拌功率、黏度等属于物理参数。对于不同菌种、不同产品、不同发酵阶段，所维持的温度会有较大差别，而发酵罐压则般维持在（0.2~0.5）×105pa。空气流量、搅拌转速及搅拌功率均是好氧发酵过程的重要参数，它们的大小与氧的传递有关。空气流量般控制在0.5~1.0m3（m3-min）-1；搅拌转速视发酵罐的容积而定，如50L发酵罐，搅拌转速般为100～

800r-min-1，而500L发酵罐，搅拌转速为50~300r-min-1。

2.化学参数

主要有ph值、溶解氧浓度（DO）、基质浓度（如糖及氮浓度等）、产物浓度、氧化还原电位、尾气中的氧及CO2含量等。发酵液的ph值是发酵过程中各种生化反应的综合结果，它是发酵工艺控制的重要参数中的员。溶解氧是好氧菌发酵的条件，利用溶解氧参数可以了解生产菌对氧利用规律，反映发酵的异常情况，也可作为发酵中间控制的参数及设备供氧能力的指标。氧浓度般用含量（mmol-L-1，mg-L-1）来表示，有时也用培养液中的溶解氧浓度与在相同条件下未接种前培养基中饱和氧浓度比值的百分数表示。基质浓度和产物浓度对生产菌的生长和产物的合成均有着重要的影响，是发酵产物产量高低或合成代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵周期长短的依据。培养基的氧化还原电位检测在限氧发酵过程中显得相当重要。如某些氨基酸发酵，由于溶解氧浓度低，氧电已不能精确使用，这时用氧化还原电位参数控制较为理想。从尾气中的氧和CO2的含量可以计算出生产菌的摄氧率、呼吸嫡和发酵罐的供氧能力，从而可以了解生产菌的呼吸代谢规律。

3.生物参数

主要指菌丝形态和菌体浓度，常以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵代谢变化和决定发酵周期的依据中的员。菌体浓度与培养液的表观黏度有关，直接影响发酵液的溶解氧浓度。在生产上，对抗生素次代谢产物的发酵，常常根据菌体浓度来决定适合的补料量和供氧量，以保证生产达到预期的水平。

以上参数能直接反映发酵过程中微生物生理代谢状况，属于直接状态参数。根据发酵的菌体量和单位时间的菌体浓度、溶解氧浓度、糖浓度、氮浓度和产物浓度等直接状态参数计算求得的参数称为间接状态参数，如菌体的比生长速率、氧比消耗速率和产物比生成速率等。这些参数也是控制生产菌的代谢、决定补料和供氧工艺条件的主要依据，多用于发酵动力学研究，以建立能定量描述发酵过程的数学模型，并借助现代过程控制手段，为发酵生产的优化控制提供技术和条件支除上述参数外，还有跟踪细胞生物活性的其他化学参数，如NADENADh体系、ATpEADplAMp体系、DNA、RNA、生物合成的关键酶等。

由于发酵生产水平主要取决于生产菌种特性和发酵条件的适合程度。因此，了解生产菌种的特性及其与环境条件（如培养基、罐温、ph、DO等）的相互作用、产物合成代谢规律及调控机制，就可为发酵过程控制提供理论依据。