【科普】关于发酵工程的基本理论和注意事项（下）
图1 典型的发酵过程示意图
发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。
整个接种过程必须在无菌条件下操作，防止杂菌污染。
这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，定时或可在发酵罐上配备在线监测仪器，可实现实时检测发酵过程参数来检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
发酵过程的影响因素有哪些？
1 温度
温度能影响酶的活性，也能影响生物合成的途径。温度还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。
2 pH
pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。还会影响培养基中营养物质的分解等。
3 溶解氧
在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此，必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，以提高氧在发酵液中的溶解度。
4 泡沫
发酵过程中，通气、搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等，都有可能产生泡沫。过多的持久性泡沫对发酵是不利的。
5 营养物质的浓度
发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累。
因为发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。因此，要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。同时，随着发酵代谢的进行，产热的增加、某营养物质的消耗，以及某些酸性和碱性物质的产生，会使温度、pH等发生变化，这些都会对微生物的生长造成不利影响。因此，需要对发酵过程的中温度、pH、溶氧量等发酵条件进行严格的控制，使发酵全过程处于最佳状态，以保证菌体生长和代谢途径朝着有利人类的方向进行。
如果发酵条件控制不当，会造成什么不良影响？
一是影响菌种的生长繁殖，二是影响菌种代谢产物的形成。例如：在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。
如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离和干燥，即可得到产品。
如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取蒸馏、萃取、离子交换等方法来获得产品。
分离提纯后的产品，还要经过质量检查合格后，才能成为正式产品。
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