淺析微生物發酵的環境控制

張記霞

摘要：隨著科學技術的不斷發展，生物技術也在推陳出新，成為當前推動經濟發展，完善生物科學技術延續的重要體現手段。因此，在微生物發酵工程技術的開展中，如何控制微生物發酵的環境成為了需要重點研究的課題，環境控制是保障微生物發酵工程的順利實施，本文主要研究的是微生物發酵工程技術的環境控制，希望通過理論角度去針對各項因素如何控制提高微生物發酵產率，從而鞏固對專業知識的梳理和學習。

關鍵詞：微生物發酵;工程技術;環境控制

1 引言

隨著生化工業的蓬勃發展，在開展發酵工作時分解工作流程，細化工作內容，成為研究主流。主要包括：發酵參數的測量、操作流程的監視、自動化控制、優化操作流程、人員操作控制，從而實現自動化的環境測量。

2 微生物發酵環境控制的內涵

微生物發酵即是指利用微生物，在適宜的條件下，將原料經過特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產物的過程。在該項工程技術開展的各項環境因素的控制上，需要從選育、培養基、溫度、發酵條件、pH值、通氣量、攪拌等多個環節進行操作，全面的進行設計、分離、提取、精制等。微生物發酵技術是通過利用微生物的某種特定功能轉化為人類有用的相應物質的技術方法。在該項工程的控制上，主要是針對微生物發酵的特性，對于復雜的生物反應進行特定的方向性的控制，從而更加深入地去分析進行發酵的微生物的功能及其與其周圍環境之間的聯系，實施調節性的控制措施，從而達到較高經濟價值和科研價值。

3 發酵工程的環境控制

3.1 發酵溫度控制

對于微生物發酵的環境控制，第一個是需要進行的是溫度的控制。對于發酵溫度的控制，是因為在微生物進行發酵時會產生熱量，比如電機攪拌產生的熱量，外部環境變化產生的溫度差等情況都會對微生物發酵的溫度有所影響，所以發酵時需用冷卻水對其溫度進行調節。因此科研人員需要根據外部和內部作用下產生的溫度差進行嚴格控制，主要措施是：利用小型發酵罐溫度控制系統將溫度進行自動化控制，流入的冷水的溫度也進行參數設置，通過制定簡單PID單回路控制方案來實施相應的計劃。還有一種措施是通過大型的發酵系統來實現控制溫度的，這種方法主要是通過發酵罐溫度為主回路、冷卻水系統為副回路進行實現。將溫度調節至用于發酵的微生物的最適宜的生長溫度，促進酶的最佳活力，根據這一溫度下的微生物發酵情況進行參數統計，仔細觀察微生物生長的情況，使發酵處于最佳狀態。

3.2 發酵過程pH值控制

微生物在發酵過程中必然會產生相應的代謝物質，這類物質是否能促進生物發酵需要對這種物質性質進行判斷，首先判斷是否影響發酵液的pH值。pH值就是指溶液的酸堿度，科研人員將酸堿度調節到適合微生物生長的參數，就是對微生物發酵環境的又一因素控制。對于酸堿度的控制就是為了避免酸度、堿度過量從而嚴重影響微生物代謝以及發酵產物的合成。這主要是因為在微生物進行發酵時，發酵液的pH值較低的話，抑制微生物的正常生長，從而抑制發酵產物的積累，這可以通過加氨水的方法來調節，使發酵液pH值能夠穩步回升;如果pH值太高的話，則可以在前期通過補加糖的含量來緩減，使pH值穩步下降，對于糖含量的添加要嚴格控制，這樣的話才能夠及時調整微生物生長和發酵環境。在觀察環節還容易出現一般調節閥泄露的情況，這主要是因為一般調節閥是采取常用開關閥的模式進行的，所以科研人員需要在研究階段對使用的閥門，應該通過研發性質來制定開關閥的開關頻率的方案、確定開關脈沖寬度能否及時加入氨水的含量，快速調節酸堿度。

3.3 溶解氧濃度控制

對于溶解氧濃度的控制主要是根據耗氧型生物的發酵來進行的，因為對于微生物來講氧是必需的原料，任何微生物的生長都需要依靠氧氣，如果在發酵的過程中產生了供氧不足的情況，這樣對于微生物的生長和代謝的環境造成一定的影響，長期發展下去，很容易消極影響著微生物的生長情況，這樣也會抑制其發酵活動的開展受到限制，針對這種情況，在微生物發酵環境的控制上一定要保障一定比例的溶氧濃度。溶解氧濃度的影響因素主要取決于發酵過程中供給的空氣量、攪拌槳轉速、發酵罐的壓力。對于溶氧濃度的各項流程進行控制，這還要根據發酵罐壓力是否能夠自動控制，在可以自動控制的基礎上則需要確定發酵壓力恒定不變，當前我國市場內來控制發酵罐溶解氧濃度的方法是調節攪拌槳轉速、調節供給無菌空氣濃度。

4 結論

本文主要從微生物發酵的環境控制方面，簡單分析了在微生物進行發酵時需要從不同環境因素下的控制。在微生物發酵工程的環境控制的相關措施中，可以從發酵溫度控制、發酵液的pH值控制、溶解氧濃度控制、消泡控制、補料控制等多個環節來控制發酵環境，這樣既有助于微生物發酵實現從多個角度的穩定發展又對發酵環境的控制措施有一定的了解。

參考文獻

[1]劉建軍.淺談微生物資源的開發與利用問題[J].山東食品發酵，2012，（03）：3-7.

[2]馬士杰.淺析生物發酵工程技術的環境控制[J].知識經濟，2012，（6）：91-91.

[3]裘炳毅.生物技術制劑及其在化妝品的應用（一）生物技術的發展及其對化妝品科學的推動作用[J].日用化學工業，1995，（05）：34-38+28.