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適發酵溫度的選擇
閱讀:360 發布時間:2022-11-15適發酵溫度的選擇
適發酵溫度指的是既適合菌體的生長,又適合代謝產物合成的溫度。但菌體生長的適溫度與產物合成的適溫度往往是不致的。因此,選擇適發酵溫度應該從兩個方面考慮,即菌體生長的適溫度和產物合成的適溫度。
如初代謝產物乳酸的發酵,乳酸鏈球菌的適生長溫度為34℃,而產酸多的溫度為30℃。次代謝產物的發酵更是如此,如在2%乳糖、2%玉米漿和無機鹽的培養基中對產生菌產黃青霉進行發酵研究,測得菌體的適生長溫度為30℃,而合成的適溫度僅為24.7℃。故經常根據微生物生長及產物合成的適溫度不同進行二階段發酵。
如抗生素生產,在生長初期,抗生素還未開始合成的階段,菌體的生物量需大量積累,應該選擇適于菌絲體生長的溫度;到了抗生素分泌期,此時生物合成成為主要方面,應考慮采用抗生素生物合成的適溫度。
對梅嶺霉素發酵的溫度控制研究表明,發酵前期(0~76h)將溫度控制在30℃,能縮短產生菌的生長適應期,提前進入梅嶺毒素的合成期;中后期(約76h后)將溫度調低到28℃,可以維持菌的正常代謝,從而使產物合成速率與整個發酵水平得到提高。
培養基成分和濃度也會影響到適溫度的選擇。如在使用基質濃度較稀或較易利用的培養基時,提高培養溫度會使養料過早耗竭,導致菌絲自溶,發酵產量下降。例如,提高發酵溫度,在玉米漿培養基中的效果就不如在黃豆粉培養基中的效果好,因后者相對難以利用,提高溫度有利于菌體對黃豆粉的同化。
適發酵溫度還隨培養條件的不同而變化。在通氣條件較差的情況下,適發酵溫度通常比正常良好通氣條件下的發酵溫度低些。
這是由于在較低的溫度下,氧溶解度大些,菌的生長速率則小些,從而防止因通氣不足可能造成的代謝異常。
在抗生素發酵過程中,采用變溫培養往往會比恒溫培養獲得的產物更多。例如,根據計算機對發酵佳點的計算,得到變溫發酵的溫度變化過程是,起初5h維持在30℃,以后降到25℃培養35h,再降到20℃培養85h,后又提高到25℃培養40h,放罐。在這樣的條件下,產量比在25℃恒溫培養時提高14.7%。又如,在四環素發酵中,前期0~30h以稍高溫度促使菌絲迅速生長,以盡可能縮短菌體生長所需的時間;此后30~150h則以稍低溫度盡量延長抗生素合成與分泌所需的時間;150h后又升溫培養,以刺激抗生素的大量分泌,雖然這樣使菌絲衰老加快,但因已接近放罐,升溫不會降低發酵產量目對后處理十分有利。
以上例子說明,在發酵過程中,通過適發酵溫度的選擇和合理控制,可以有效地提高發酵產物的產量,但實際應用時還應注意與其他條件的配合。