发酵方式有哪些？

Question

如题所述

Answer 1

1. 分批发酵是在一个封闭的培养系统中进行的一种发酵方式，其中含有初始限制量的基质。这种方法可以是一次性投料，一次性收获产品。根据产物生成与菌体生长的同步性，微生物产物形成动力学可以分为两种类型：
- 生长关联型：产物的生成速率与菌体生长速率成正比。这类产物通常是微生物分解基质的直接产物，如酒精，但也包括某些酶类，如脂肪酶和葡萄糖异构酶。为了提高生长关联型产品的产量，可以采用有利于细胞生长的培养条件，延长与产物合成相关的对数生长期。
- 非生长关联型：产物的生成速率与菌体生长速率无关，而与菌体数量的多少有关。对于非生长关联型产品，建议缩短菌体的对数生长期，并在获得足够量的菌体后，延长稳定期，以提高产量。
2. 补料-分批发酵是一种分批培养方法，其间歇或连续地补加新鲜培养基。与传统的分批发酵相比，这种方法的优点在于能够维持发酵系统中很低的基质浓度。低基质浓度的优点包括：
- 消除快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，避免供氧矛盾的加剧。
- 克服养分的不足，防止发酵过早结束。
3. 半连续发酵是在补料-分批发酵基础上发展起来的一种方法，其特点是间歇地放掉部分发酵液。这种方法的优点有：
- 消除快速利用碳源的阻遏效应，维持适当的菌体浓度，避免供氧矛盾的加剧。
- 克服养分的不足，防止发酵过早结束。
- 缓解有害代谢产物的积累。
4. 连续发酵，也称为连续流动培养或开放型培养，是一种培养基料液连续输入发酵罐，并同时放出含有产品的发酵液的方法。在这种环境中，提供的基质对菌的生长有限制，使得培养液中的菌体浓度能够保持稳定。连续培养的优点包括：
- 维持低基质浓度，消除快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，避免供氧矛盾的加剧。
- 避免培养基积累有毒代谢物。
- 提高设备利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产时间。
- 便于自动控制。
然而，连续培养也有缺点：
- 长时间连续培养难以保证纯种培养。
- 菌种发生变异的可能性较大。
因此，在工业规模上很少采用。生产中，只有丙酮丁醇厌氧发酵、纸浆液生产饲料酵母以及活性污泥处理各种废水等特定情况下才会使用连续培养工艺，通常这种方法更多用于实验室研究微生物的生理特性。建议深入研究发酵过程控制方面的书籍。