提高微生物發酵速率與方法提高微生物發酵速率與方法提高微生物發酵速率與方法V:1.0精細整理，僅供參考提高微生物發酵速率與方法日期：20xx年X月提高微生物發酵速率與方法微生物工程又叫發酵工程。發酵是微生物特有的作用，幾千年前就已被人類認識并且用來制造酒、面包等食品。微生物工程，是大規模發酵生產工藝的總稱，就是利用微生物的發酵作用，通過現代工程技術手段來生產有用物質，或者把微生物直接應用于生物反應器的技術。微生物工程是在發酵工藝基礎上吸收基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術的成果而形成的。發酵工程與化學工業、醫藥、食品、能源、環境保護和農牧業等許多領域關系密切，對它的開發有很大的經濟效益。DNA重組技術和生物反應器（裝有固定化酶的容器，能進行生物化學合成），是生物工程中的兩大支柱。從工業規模生產這一點看，生物反應器尤其重要。因為只有通過微生物發酵，才能形成新的產業。大規模利用微生物的工業是在20世紀20年代才真正開始的。當時主要是以酒精發酵、甘油發酵和丙醇發酵等為主。20世紀40年代，弗萊明發現了青霉素，開始采用深層發酵法大量生產。此后，鏈霉素等幾十種重要的抗菌素相繼問世，帶動了抗菌素工業的誕生。發酵工業由無氧條件下的發酵發展到了有氧發酵。長期以來，幾乎都是以碳水化合物作為發酵的原料，而到60年代增加了正烷烴、醋酸、醇類和天然氣等。發酵的原料從依賴于農產品的狀態轉為從石油等礦產資源中尋找，從而實現了發酵原料的重大轉變。70年代，基因重組技術、細胞融合等生物工程技術的飛速發展，為人類定向培育微生物開辟了新途徑，微生物工程應運而生。通過DNA的組裝或細胞工程手段，能按照人類設計的藍圖創造出新的“工程菌”和超級菌，然后通過微生物的發酵生產出對人有益的物質產品。傳統的發酵技術，與現代生物工程中的基因工程、細胞工程、蛋白質工程和酶工程等相結合，使發酵工業進入到微生物工程的階段。微生物工程包括菌種選育、菌體生產、代謝產物的發酵以及微生物機能的利用等。現代微生物工程不僅使用微生物細胞，也可以使用動物和植物的細胞來進行發酵，以生產出對人類有用的各種生物產品。例如利用培養罐可以大量培養出雜交瘤細胞，生產出用于疾病診斷和治療的單克隆抗體等生物工程藥品。提高微生物發酵速率與方法：改良菌種采用異檸檬酸裂介酶活性低的菌株進行谷氨發酵可以提高L一谷氨酸產量,提高糖酸轉化率5一15%。通過改變培養菌種的條件，來改良菌種在微生物發酵生產氨基酸中,用富氧空氣培養種子,能顯著地增加氨基酸的產量,富氧空氣的通入顯著地減少了蘋果酸、琥珀酸和乳酸的形成,這些蘋果酸、琥珀酸和乳酸對一氨基酸的形成有抑制作用。通過對菌種進行誘變處理，來改良菌種。從土壤分離的Saccharomycopsislipolytica的MT1002株經NTG變異處理,得到幾株檸檬酸高生產能的變異株SL2一8,MN3一1等,在三角瓶內振動培養,培地中n一正構石蠟的C數以C14和C16為最好,控制磚酸、檸檬酸產量增加。當培地中Cu＋＋、硼酸、硫存在時能抑制付產物異檸檬酸的產生,提高檸檬酸產率和速度。比較親株和變株的酶活性,檸檬酸合酶變異株高,順烏頭酸hydratase變異株低,這對變異株生產檸檬酸有利。通過菌種的非主要功能，來提高產率日本山梨大學田中健太郎教授用釀造葡萄酒酵母的來生產能治療貧血癥的有機鐵,并對有機鐵的結構和提高產率等繼續進行研究。外界環境選擇合適的發酵設備根據文獻報道谷氨酸發酵時所要求的Kd值,推測出此設備用于谷氨酸發酵時的長菌期及產酸期分別所需要的通風量。在此基礎上,進行了谷氨酸的一次低糖發酵試驗,最后探索出適用于此設備的谷氨酸發酵最佳工藝。實驗結果的最高產酸率為7.69%,轉化率為58.8%,比使用同一菌種的用機械攪拌罐發酵的產酸率（6.0%）及轉化率（44%）分別提高28.2%和33.6%。按本實驗結果推論,50L小罐放大到20m3大罐后,單位體積發酵液能耗為0.2kW/m3左右,比20m3機械攪拌罐的能耗（2.5kW/m3左右）減小20%左右。本實驗結果充分表明,內循環氣升式發酵罐用于谷氨酸發酵時在經濟效益等方面都優于機械攪拌罐。通過尋找底物的恰當添加時間，來提高產率和速度。制造5’一肌苷酸的方法,一般采用微生物對次黃嘌呤或肌苷酸作用后轉換成5’一肌苷酸的方法。但這種方法產率過低，速度較慢。味之素株式會社的石橋政梭等人研究成功了一種發酵法高效率生產5’一肌苷酸的新方法,并申請了專利。該專利的技術特征是在培養過程中添加肌苷或/和次黃嘌呤和糖類,經反復試驗后已確認可以高蓄積生產生物素的添加，可以加快產率和速率。生物素作用主要是影響谷氨酸產生菌細胞膜的谷氨膠通透性,同時也影響菌體的代謝途徑。因此如何控制培養基中適量生物素濃度,是提高谷氨酸產率的一個關鍵因素。據1960年研究谷氨酸小球菌的發酵產物與生物素的關系,認為生物素的亞適量在2微克/升左右。但由于谷氨酸發酵最適生物素濃度隨菌種、碳源種類和濃度以及供氧條件不同而異，目前一般控制生物素濃度2-5微克/升。改變生產流程，加快發酵產率和速度日本傳統的醬油釀造需要6個月時間,新的醬油釀造技術,能使醬油生產時間縮短數倍甚至數十倍,效率大大提高。日本岐阜大學研究用生物技術快速釀造醬油,采用陶瓷作微生物固定化載體,分別將第一醬油酵母塞特假絲酵母置入第二生物反應器的載體上,經曲霉菌在高溫下分解的大豆與乳酸菌作用后的醬油酵母先后在第一、第二反應器中再發酵,只需2一3周時間就可釀造出有傳統風味的醬油。改變底物的成分，是發酵產率和速度得以提高。開發應用轉化糖蜜和蔗糖蜜以3:7—9:1的比例混合制成混合糖蜜,再添加日常發酵所使用的培養基,采用谷氨酸生產菌發酵,可以明顯提高谷氨酸的發酵產率。通過改變鹽度，即滲透壓，來尋找最適的鹽度，從而提高產率和速度。不同的鹽度對豆豉生產周期有一定的影響，鹽度低生產周期短，但是產品易受微生物污染。鹽度太高生產周期長，且鹽分含量高對健康不利，不為廣大消費者接受。因此適量的食鹽含量是發酵調味品生產的關鍵。也是提高產率以及產品質量的好方法。溫度、酸度對于發酵至關重要，不僅影響菌體的生長，而且還影響代謝產物的產量從溫度、酸度對大曲酒產、質量的影響，揭示大曲酒夏季“掉排”的主要原因為高溫、高酸環境抑制了釀酒酵母的發酵，降低了釀酒酵母的發酵力，從而影響了大曲酒的產、質量。在排除了酸度和其它微生物的干擾條件下，不同的溫度對釀酒酵母的發酵力（產酒精能力）的影響是不同的，在26℃-28℃左右，酵母的發酵力最強；在30℃-36原料的狀態也直接影響著發酵產率和速度原料的狀態可分為固態、液態、氣態、顆粒、粉末等等。例如：利用麥芽來制作啤酒，原料的粉碎，特別是麥芽粉碎是否適宜，不僅關系到原料糖化室浸出物收得率，而且影響到制得麥汁組成成分，特別是麥汁中可發酵糖的含量，影響到麥汁色澤與口味。麥芽粉碎過細，雖然有利于糖化，獲得較高可發酵糖，較高最終發酵度，但難以形成理想過濾層，麥汁過濾困難，過濾時間長，原料利用率低。但原料粉碎過粗，過濾層形成較理想，但糖化難以完全，麥汁收得率同樣不理想，麥汁中可發酵糖含量少，麥汁最終發酵度會受到影響。料水比對于發酵度的影響，要選擇適宜的料水比料水比是指投入的物料體積和水體積之比。又稱糖化用水量，是糖化工藝設計中重要技術參數。料水比分為總料水比、麥芽醪料水比、輔料醪料水比。總料水比決定糖化醪濃度。一般以總浸出物和第一麥汁濃度為依據。料水比大小影響到酶對基質的滲透，過濃會抑制酶作用，降低淀粉分解速度和可發酵糖積累。但濃醪對酶耐熱性有保護作用，稀醪對發揮酶作用更為有利，但酶易失活。過濃或過稀都會影響到浸出物收得率及可發酵糖含量，進而影響到最終發酵度。PH值對發酵產率和發酵度的影響，要選擇