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微生物酿造工艺探究
微生物酿造工艺探究
摘要:我国酿造业源远流长,是我国古代文化的重要组成部分。微生物酿造过程的工艺参数对于终产品的杂质、组份乃至主成分结构等质量特征以及产品收率具有明显影响。本文针对微生物酿造工艺进行分析和讨论。
关键词:微生物;酿造工艺
0 前言
微生物酿造是通利用微生物,在适宜的条件下,将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵是个复杂的过程,要考虑到诸多因素,调控与发酵条件和微生物细胞代谢变化有关的各项参数,以保证产品质量。
1 菌种对酿造工艺的影响及其控制
控制微生物酿造的重要参数之一,在一定条件下不仅反映菌体细胞多少而且反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段,特别是对抗生素等次级代谢产物的发酵,菌种选育的目的是为改良菌种的特性,能够得到目标物且能符合商业化生产的要求。选择菌种是应考虑菌种的稳定性,尽量挑选纯系菌种,以排除异核体与异质体菌种;还要严格控制菌体浓度,菌体浓度是控制微生物发酵的重要参数之一,在一定条件下不仅反映菌体细胞多少而且反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段,特别是对抗生素等次级代谢产物的发酵,菌浓的大小和变化速率对菌体的生化反应都有影响。发酵过程中,需要根据不同的生产菌和目标物,采取相应措施控制菌浓在合适范围内。确定基础培养基配方中有个适当的配比,避免产生过浓(或过稀)的菌体量。然后通过中间补料来控制,如当菌体生长缓慢、菌浓太稀时,则可补加一部分磷酸盐,促进生长,提高菌浓;但补加过多,则会使菌体过分生长,超过临界浓度,对产物合成产生抑制作用。
微生物菌种在多次传代中会发生遗传性的变异,而且退化性的变异是大量的久置的菌种还会死亡,所以菌种要妥善保藏。使之能长期保持存活、不退化,以便从源头保障产品质量的稳定,菌种保藏条件应根据菌种的生理生化特点选择确定,使菌体的代谢活动处于不活泼的状态。降低菌种代谢活动的速度,达到长期保存的目的。
2 培养基对酿造工艺的影响及其控制
培养基是人工配制的适于微生物生长、繁殖和积累代谢产物的营养基质,不同微生物对培养基的要求有所不同,同一微生物在不同阶段有不同的培养目的,需根据需要设计不同的培养基组成。然而确定一种合适的培养基系列需要大量而细致的工作,目前尚无成熟的原则,可根据生物化学、细胞生物学、微生物学的基本原理,参照同类菌种的经验配方,结合具体菌种和目标物的特点,采用小型发酵设备,采用正交设计、均匀设计等数学模型考察各因子之间的交互作用,优化培养基的组成和比例,在此基础上综合考虑各因素的影响,得到较为合适的培养基系列。
培养基的成分和浓度对产生菌的需氧量的影响是显著的。培养基中碳源的种类和浓度对微生物的需氧量的影响尤其显著。一般来说,碳源在一定范围内,需氧量随碳源浓度的增加而增加。在补料分批发酵过程中,菌种的需氧量随补入的碳源浓度而变化,一般补料后,摄氧率均呈现不同程度的增大。
3 温度对发酵工艺的影响及其控制
在发酵过程中,需要维持适当的温度,才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。温度还对发酵液的理化性质产生影响,如发酵液的粘度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等,进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。例如温度升高,气体在溶液中的溶解度减小,氧传递速率改变,影响