浅析微生物发酵的环境控制

张记霞

摘要：随着科学技术的不断发展，生物技术也在推陈出新，成为当前推动经济发展，完善生物科学技术延续的重要体现手段。因此，在微生物发酵工程技术的开展中，如何控制微生物发酵的环境成为了需要重点研究的课题，环境控制是保障微生物发酵工程的顺利实施，本文主要研究的是微生物发酵工程技术的环境控制，希望通过理论角度去针对各项因素如何控制提高微生物發酵产率，从而巩固对专业知识的梳理和学习。

关键词：微生物发酵;工程技术;环境控制

1 引言

随着生化工业的蓬勃发展，在开展发酵工作时分解工作流程，细化工作内容，成为研究主流。主要包括：发酵参数的测量、操作流程的监视、自动化控制、优化操作流程、人员操作控制，从而实现自动化的环境测量。

2 微生物发酵环境控制的内涵

微生物发酵即是指利用微生物，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。在该项工程技术开展的各项环境因素的控制上，需要从选育、培养基、温度、发酵条件、pH值、通气量、搅拌等多个环节进行操作，全面的进行设计、分离、提取、精制等。微生物发酵技术是通过利用微生物的某种特定功能转化为人类有用的相应物质的技术方法。在该项工程的控制上，主要是针对微生物发酵的特性，对于复杂的生物反应进行特定的方向性的控制，从而更加深入地去分析进行发酵的微生物的功能及其与其周围环境之间的联系，实施调节性的控制措施，从而达到较高经济价值和科研价值。

3 发酵工程的环境控制

3.1 发酵温度控制

对于微生物发酵的环境控制，第一个是需要进行的是温度的控制。对于发酵温度的控制，是因为在微生物进行发酵时会产生热量，比如电机搅拌产生的热量，外部环境变化产生的温度差等情况都会对微生物发酵的温度有所影响，所以发酵时需用冷却水对其温度进行调节。因此科研人员需要根据外部和内部作用下产生的温度差进行严格控制，主要措施是：利用小型发酵罐温度控制系统将温度进行自动化控制，流入的冷水的温度也进行参数设置，通过制定简单PID单回路控制方案来实施相应的计划。还有一种措施是通过大型的发酵系统来实现控制温度的，这种方法主要是通过发酵罐温度为主回路、冷却水系统为副回路进行实现。将温度调节至用于发酵的微生物的最适宜的生长温度，促进酶的最佳活力，根据这一温度下的微生物发酵情况进行参数统计，仔细观察微生物生长的情况，使发酵处于最佳状态。

3.2 发酵过程pH值控制

微生物在发酵过程中必然会产生相应的代谢物质，这类物质是否能促进生物发酵需要对这种物质性质进行判断，首先判断是否影响发酵液的pH值。pH值就是指溶液的酸碱度，科研人员将酸碱度调节到适合微生物生长的参数，就是对微生物发酵环境的又一因素控制。对于酸碱度的控制就是为了避免酸度、碱度过量从而严重影响微生物代谢以及发酵产物的合成。这主要是因为在微生物进行发酵时，发酵液的pH值较低的话，抑制微生物的正常生长，从而抑制发酵产物的积累，这可以通过加氨水的方法来调节，使发酵液pH值能够稳步回升;如果pH值太高的话，则可以在前期通过补加糖的含量来缓减，使pH值稳步下降，对于糖含量的添加要严格控制，这样的话才能够及时调整微生物生长和发酵环境。在观察环节还容易出现一般调节阀泄露的情况，这主要是因为一般调节阀是采取常用开关阀的模式进行的，所以科研人员需要在研究阶段对使用的阀门，应该通过研发性质来制定开关阀的开关频率的方案、确定开关脉冲宽度能否及时加入氨水的含量，快速调节酸碱度。

3.3 溶解氧浓度控制

对于溶解氧浓度的控制主要是根据耗氧型生物的发酵来进行的，因为对于微生物来讲氧是必需的原料，任何微生物的生长都需要依靠氧气，如果在发酵的过程中产生了供氧不足的情况，这样对于微生物的生长和代谢的环境造成一定的影响，长期发展下去，很容易消极影响着微生物的生长情况，这样也会抑制其发酵活动的开展受到限制，针对这种情况，在微生物发酵环境的控制上一定要保障一定比例的溶氧浓度。溶解氧浓度的影响因素主要取决于发酵过程中供给的空气量、搅拌桨转速、发酵罐的压力。对于溶氧浓度的各项流程进行控制，这还要根据发酵罐压力是否能够自动控制，在可以自动控制的基础上则需要确定发酵压力恒定不变，当前我国市场内来控制发酵罐溶解氧浓度的方法是调节搅拌桨转速、调节供给无菌空气浓度。

4 结论

本文主要从微生物发酵的环境控制方面，简单分析了在微生物进行发酵时需要从不同环境因素下的控制。在微生物发酵工程的环境控制的相关措施中，可以从发酵温度控制、发酵液的pH值控制、溶解氧浓度控制、消泡控制、补料控制等多个环节来控制发酵环境，这样既有助于微生物发酵实现从多个角度的稳定发展又对发酵环境的控制措施有一定的了解。

参考文献

[1]刘建军.浅谈微生物资源的开发与利用问题[J].山东食品发酵，2012，（03）：3-7.

[2]马士杰.浅析生物发酵工程技术的环境控制[J].知识经济，2012，（6）：91-91.

[3]裘炳毅.生物技术制剂及其在化妆品的应用（一）生物技术的发展及其对化妆品科学的推动作用[J].日用化学工业，1995，（05）：34-38+28.