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發(fā)酵的相關(guān)參數(shù)

微生物發(fā)酵過程中，其代謝變化可通過各種狀態(tài)參數(shù)反映出來。

根據(jù)參數(shù)的性質(zhì)特點(diǎn)，與微生物發(fā)酵有關(guān)的參數(shù)可分為物理、化學(xué)和生物三類。

1.物理參數(shù)

溫度、壓力、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速及攪拌功率、黏度等屬于物理參數(shù)。對于不同菌種、不同產(chǎn)品、不同發(fā)酵階段，所維持的溫度會有較大差別，而發(fā)酵罐壓則般維持在（0.2~0.5）×105pa?？諝饬髁?、攪拌轉(zhuǎn)速及攪拌功率均是好氧發(fā)酵過程的重要參數(shù)，它們的大小與氧的傳遞有關(guān)?？諝饬髁堪憧刂圃?.5~1.0m3（m3-min）-1；攪拌轉(zhuǎn)速視發(fā)酵罐的容積而定，如50L發(fā)酵罐，攪拌轉(zhuǎn)速般為100～

800r-min-1，而500L發(fā)酵罐，攪拌轉(zhuǎn)速為50~300r-min-1。

2.化學(xué)參數(shù)

主要有ph值、溶解氧濃度（DO）、基質(zhì)濃度（如糖及氮濃度等）、產(chǎn)物濃度、氧化還原電位、尾氣中的氧及CO2含量等。發(fā)酵液的ph值是發(fā)酵過程中各種生化反應(yīng)的綜合結(jié)果，它是發(fā)酵工藝控制的重要參數(shù)中的員。溶解氧是好氧菌發(fā)酵的條件，利用溶解氧參數(shù)可以了解生產(chǎn)菌對氧利用規(guī)律，反映發(fā)酵的異常情況，也可作為發(fā)酵中間控制的參數(shù)及設(shè)備供氧能力的指標(biāo)。氧濃度般用含量（mmol-L-1，mg-L-1）來表示，有時(shí)也用培養(yǎng)液中的溶解氧濃度與在相同條件下未接種前培養(yǎng)基中飽和氧濃度比值的百分?jǐn)?shù)表示?；|(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度對生產(chǎn)菌的生長和產(chǎn)物的合成均有著重要的影響，是發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量高低或合成代謝正常與否的重要參數(shù)，也是決定發(fā)酵周期長短的依據(jù)。培養(yǎng)基的氧化還原電位檢測在限氧發(fā)酵過程中顯得相當(dāng)重要。如某些氨基酸發(fā)酵，由于溶解氧濃度低，氧電已不能精確使用，這時(shí)用氧化還原電位參數(shù)控制較為理想。從尾氣中的氧和CO2的含量可以計(jì)算出生產(chǎn)菌的攝氧率、呼吸嫡和發(fā)酵罐的供氧能力，從而可以了解生產(chǎn)菌的呼吸代謝規(guī)律。

3.生物參數(shù)

主要指菌絲形態(tài)和菌體濃度，常以菌絲形態(tài)作為衡量種子質(zhì)量、區(qū)分發(fā)酵階段、控制發(fā)酵代謝變化和決定發(fā)酵周期的依據(jù)中的員。菌體濃度與培養(yǎng)液的表觀黏度有關(guān)，直接影響發(fā)酵液的溶解氧濃度。在生產(chǎn)上，對抗生素次代謝產(chǎn)物的發(fā)酵，常常根據(jù)菌體濃度來決定適合的補(bǔ)料量和供氧量，以保證生產(chǎn)達(dá)到預(yù)期的水平。

以上參數(shù)能直接反映發(fā)酵過程中微生物生理代謝狀況，屬于直接狀態(tài)參數(shù)。根據(jù)發(fā)酵的菌體量和單位時(shí)間的菌體濃度、溶解氧濃度、糖濃度、氮濃度和產(chǎn)物濃度等直接狀態(tài)參數(shù)計(jì)算求得的參數(shù)稱為間接狀態(tài)參數(shù)，如菌體的比生長速率、氧比消耗速率和產(chǎn)物比生成速率等。這些參數(shù)也是控制生產(chǎn)菌的代謝、決定補(bǔ)料和供氧工藝條件的主要依據(jù)，多用于發(fā)酵動力學(xué)研究，以建立能定量描述發(fā)酵過程的數(shù)學(xué)模型，并借助現(xiàn)代過程控制手段，為發(fā)酵生產(chǎn)的優(yōu)化控制提供技術(shù)和條件支除上述參數(shù)外，還有跟蹤細(xì)胞生物活性的其他化學(xué)參數(shù)，如NADENADh體系、ATpEADplAMp體系、DNA、RNA、生物合成的關(guān)鍵酶等。

由于發(fā)酵生產(chǎn)水平主要取決于生產(chǎn)菌種特性和發(fā)酵條件的適合程度。因此，了解生產(chǎn)菌種的特性及其與環(huán)境條件（如培養(yǎng)基、罐溫、ph、DO等）的相互作用、產(chǎn)物合成代謝規(guī)律及調(diào)控機(jī)制，就可為發(fā)酵過程控制提供理論依據(jù)。