生物發酵過程中有哪些關鍵調控因素

影響微生物發酵能否成功的因素有1、是菌種的選取。2、是菌體濃度的控制。3、是基質的控制，包括碳源、氮源和磷酸鹽的量的控制。4、是溶氧量的控制。5、酸堿度的控制。下面是微生物發酵過程的一篇文章，希望對你有幫助！
微生物發酵過程即微生物反應過程，是指由微生物在生長繁殖過程中所引起的生化反應過程。
根據微生物的種類不同（好氧、厭氧、兼性厭氧），可以分為好氧性發酵和厭氧性發酵兩大類。
（1）好氧性發酵 在發酵過程中需要不斷地通人一定量的無菌空氣，如利用黑曲霉進行檸檬酸發酵、利用棒狀桿菌進行谷氨酸發酵、利用黃單抱菌進行多糖發酵等等。
（2）厭氧性發酵 在發酵時不需要供給空氣，如乳酸桿菌引起的乳酸發酵、梭狀芽抱桿菌引起的丙酮、丁醇發酵等。
（3）兼性發酵 酵母菌是兼性厭氧微生物，它在缺氧條件下進行厭氣性發酵積累酒精，而在有氧即通氣條件下則進行好氧性發酵，大量繁殖菌體細胞。
按照設備來分，發酵又可分為敞口發酵、密閉發酵、淺盤發酵和深層發酵。
一般敞口發酵應用于繁殖快并進行好氧發酵的類型，如酵母生產，由于其菌體迅速而大量繁殖，可抑制其他雜菌生長。所以敞口發酵設備要求簡單。相反，密閉發酵是在密閉的設備內進行，所以設備要求嚴格，工藝也較復雜。淺盤發酵（表面培養法）是利用淺盤僅裝一薄層培養液，接人菌種后進行表面培養，在液體上面形成一層菌膜。在缺乏通氣設備時，對一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深層發酵法是指在液體培養基內部（不僅僅在表面）進行的微生物培養過程。
液體深層發酵是在青霉素等抗生素的生產中發展起來的技術。同其他發酵方法相比，它具有很多優點：
①液體懸浮狀態是很多微生物的最適生長環境。
②在液體中，菌體及營養物、產物（包括熱量）易于擴散，使發酵可在均質或擬均質條件下進行，便于控制，易于擴大生產規模。
③液體輸送方便，易于機械化操作。
④廠房面積小，生產效率高，易進行自動化控制，產品質量穩定。
⑤產品易于提取、精制等。因而液體深層發酵在發酵工業中被廣泛應用。
1．2．1 工業生產常用微生物
微生物資源非常豐富，廣布于土壤、水和空氣中，尤以土壤中為最多。有的微生物從自然界中分離出來就能夠被利用，有的需要對分離到的野生菌株進行人工誘變，得到突變株才能被利用。當前發酵工業所用菌種的總趨勢是從野生菌轉向變異菌，從自然選育轉向代謝控制育種，從誘發基因突變轉向基因重組的定向育種。工業生產上常用的微生物主要是細菌、放線菌、酵母菌和霉菌，由于發酵工程本身的發展以及遺傳工程的介人，藻類、病毒等也正在逐步地變為工業生產用的微生物。其他微生物有擔子菌、 藻類。
1．2．2． 培養基
1．2．2．1 培養基的種類
培養基是人們提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產物需要的多種營養物質的混合物。培養基的成分和配比，對微生物的生長、發育、代謝及產物積累，甚至對發酵工業的生產工藝都有很大的影響。依據其在生產中的用途，可將培養基分成抱子培養基、種子培養基和發酵培養基等。
（1）抱子培養基 抱于培養基是供制備泡子用的。
（2）種于培養基 種子培養基是供抱子發芽和菌體生長繁殖用的。
（3）發酵培養基 發酵培養基是供菌體生長繁殖和合成大量代謝產物用的。
1．2．2．2 發酵培養基的組成
發酵培養基的組成和配比由于菌種不同。設備和工藝不同以及原料來源和質量不同而有所差別。因此，需要根據不同要求考慮所用培養基的成分與配比。 但是綜合所用培養基的營養成分，不外乎是碳源（包括用作消泡劑的油類）、氮源、無機鹽類（包括微量元素）、生長因子、水、產物形成的誘導物、前體和促進劑等幾類。
1．2．3 發酵的一般過程
生物發酵工藝多種多樣，但基本上包括菌種制備、種子培養、發酵和提取精制等下游處理幾個過程。典型的發酵過程如圖4-1所示。以下以霉菌發酵為例加以說明。

1．2．3．1 菌種
在進行發酵生產之前，公先必須從自然界分離得到能產生所需產物的菌種，并經分離、純化及選育后或是經基因工程改造后的"工程菌"．才能供給發酵使用。為了能保持和獲得穩定的高產菌株，還需要定期進行菌種純化和育種，篩選出高產量和高質錄的優良菌株。
1．2．3．2 種子擴大培養
種子擴大培養是指將保存在砂上管。冷凍干燥管或冰箱中處于休眠狀態的生產菌種，接入試管斜面活化后，再經過茄子瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養而獲得一定數量和質量的純種的過程。這些純種培養物稱為種子。
發酵產物的產量與成品的質量，與菌種性能以及抱于和種子的制備情況密切相關。先將貯存的菌種進行生長繁殖，以獲得良好的抱子，再用所得的抱子制備足夠量的菌絲體，供發酵罐發酵使用。種子制備有不同的方式，有的從搖瓶培養開始，將所得搖瓶種于液接入到種子罐進行逐級擴大培養，稱為菌絲進罐培養；有的將泡了百接接人種子罐進行擴大培養，稱為抱子進罐培養。采用哪種方式和多少培養級數，取決于菌種的性質。生產規模的人小和生產廠藝的特點，種于制備一般使用種于罐，擴人培養級數通常為二級。種廠制備的工藝流程如圖4－2所示示。對于不產孢子的菌種，經試管培養直接得到菌體，再經搖瓶培養后即可作為種子罐種子。
1．2．3．3 發酵
發酵是微生物合成大量產物的過程，是整個發酵工程的中心環節。它是在無菌狀態下進行純種培養的過程。因此，所用的培養基和培養設備都必須經過滅菌，通人的空氣或中途的補料都是無菌的，轉移種子也要采用無菌接種技術。通常利用飽和蒸汽對培養基進行滅菌，滅菌條件是在120℃（約0．IMPa表壓）維持20～30min。空氣除菌則采用介質過濾的方法，可用定期滅菌的干燥介質來阻截流過的空氣中所含的微生物，從而制得無菌空氣。發酵罐內部的代謝變化（菌絲形態、菌濃、糖、氮含量、pH值，溶氧濃度和產物濃度等）是比較復雜的，特別是次級代謝產物發酵就更為復雜，它受許多因素控制。
1．2．3．4 下游處理
發酵結束后，要對發酵液或生物細胞進行分離和提取精制，將發酵產物制成合乎要求的成品。