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1、提高发酵产率与速度的方法食品工程学院08级生物工程（一班）孟昭旸我们身边的发酵产品发酵利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物用于工业生产过程的一种技术。发酵的结果：产生大量的质量好、纯度高、成本低的产品发酵工程的发展农业手工加工发酵工程发源于家庭或作坊式的发酵制作，体力劳动繁重，生产规模受到限制，难以实现工业化生产。发酵工程的发展近代发酵工程对发酵生产工艺进行了规范，用泵和管道等输送方式替代了肩挑手提的人力搬运，以机器生产代替手工操作，把作坊式的家庭生产成功的推上了工业化的生产水平。发酵生产与化学和化学工程的结合促成了发酵生产的
2、第一次飞跃。发酵工程的发展现代发酵工程通过发酵工业化的几十年的实践，人们认识到发酵工业化的过程是一个随着时间变化的、非线性的、多变量输入和输出的动态的生态学过程。按照化学工程的模式来处理发酵工业生产的问题，往往难以收到预期的结果。发酵工程发展史20世纪20年代的酒精、甘油和丙酮等发酵工程，属于厌氧发酵。从那时起，发酵工程又经历了几次重大的转折，在不断地发展和完善。20世纪40年代初，随着青霉素的发现，抗生素发酵工业逐渐兴起。由于青霉素产生菌是需氧型的，微生物学家就在厌氧发酵技术的基础上，成功地引进了通气搅拌和一整套无菌技术，建立了深层通气发酵技术。它大
3、大促进了发酵工业的发展，使有机酸、维生素、激素等都可以用发酵法大规模生产。发酵工程发展史1957年，日本用微生物生产谷氨酸成功，如今20种氨基酸都可以用发酵法生产。氨基酸发酵工业的发展，是建立在代谢控制发酵新技术的基础上的。科学家在深入研究微生物代谢途径的基础上，通过对微生物进行人工诱变，先得到适合于生产某种产品的突变类型，再在人工控制的条件下培养，就大量产生人们所需要的物质。目前，代谢控制发酵技术已经用于核苷酸、有机酸和部分抗生素等的生产中。发酵工程发展史20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等生物工程技术的开发，使发酵工程进入了定向育种的新阶段，
4、新产品层出不穷。20世纪80年代以来，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，使得对发酵过程的控制更为合理。在一些国家，已经能够自动记录和自动控制发酵过程的全部参数，明显提高了生产效率。提高发酵产率与速度的方法菌种外界环境菌种改良菌种采用异柠檬酸裂介酶活性低的菌株进行谷氨发酵可以提高L一谷氨酸产量,提高糖酸转化率5一15%。通过改变培养菌种的条件，来改良菌种在微生物发酵生产氨基酸中,用富氧空气培养种子,能显著地增加氨基酸的产量,富氧空气的通入显著地减少了苹果酸、琥珀酸和乳酸的形成,这些
5、苹果酸、琥珀酸和乳酸对一氨基酸的形成有抑制作用。通过对菌种进行诱变处理，来改良菌种。从土壤分离的Saccharomycopsislipolytica的MT1002株经NTG变异处理,得到几株柠檬酸高生产能的变异株SL2一8,MN3一1等,在三角瓶内振动培养,培地中n一正构石蜡的C数以C14和C16为最好,控制砖酸、柠檬酸产量增加。当培地中Cu＋＋、硼酸、硫存在时能抑制付产物异柠檬酸的产生,提高柠檬酸产率和速度。比较亲株和变株的酶活性,柠檬酸合酶变异株高,顺乌头酸hydratase变异株低,这对变异株生产柠檬酸有利。通过菌种的非主要功能，来提高产率日本山
6、梨大学田中健太郎教授用酿造葡萄酒酵母的来生产能治疗贫血症的有机铁,并对有机铁的结构和提高产率等继续进行研究。外界环境选择合适的发酵设备根据文献报道谷氨酸发酵时所要求的Kd值,推测出此设备用于谷氨酸发酵时的长菌期及产酸期分别所需要的通风量。在此基础上,进行了谷氨酸的一次低糖发酵试验,最后探索出适用于此设备的谷氨酸发酵最佳工艺。实验结果的最高产酸率为7.69%,转化率为58.8%,比使用同一菌种的用机械搅拌罐发酵的产酸率（6.0%）及转化率（44%）分别提高28.2%和33.6%。按本实验结果推论,50L小罐放大到20m³大罐后,单位体积发酵液能耗为0.2
7、kW/m³左右,比20m³机械搅拌罐的能耗（2.5kW/m³左右）减小20%左右。本实验结果充分表明,内循环气升式发酵罐用于谷氨酸发酵时在经济效益等方面都优于机械搅拌罐。通过寻找底物的恰当添加时间，来提高产率和速度。制造5’一肌苷酸的方法,一般采用微生物对次黄嘌呤或肌苷酸作用后转换成5’一肌苷酸的方法。但这种方法产率过低，速度较慢。味之素株式会社的石桥政梭等人研究成功了一种发酵法高效率生产5’一肌苷酸的新方法,并申请了专利。该专利的技术特征是在培养过程中添加肌苷或/和次黄嘌呤和糖类,经反复试验后已确认可以高蓄积生产5’一肌苷酸,而且可实现工业化生产。生
8、物素的添加，可以加快产率和速率。生物素作用主要是影响谷氨酸产生菌细胞膜的谷氨胶通透性,同时也影
