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溶氧在發(fā)酵工程中的重要性

發(fā)酵液中的溶氧濃度（Dissolved Oxygen ，簡(jiǎn)稱DO）對(duì)微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成有著重要的影響。在發(fā)酵過程中，必須供給適量的無(wú)菌空氣，菌體才能繁殖和積累所需代謝產(chǎn)物。發(fā)酵過程中，氧的傳質(zhì)速率主要受發(fā)酵液中溶解氧的濃度和傳遞阻力 影響。典型如乙醇發(fā)酵，對(duì)溶DO的控制分兩個(gè)階段，初始提供高DO值進(jìn)行菌體擴(kuò)大培養(yǎng)，后期嚴(yán)格控制DO進(jìn)行厭氧發(fā)酵。研究溶氧對(duì)發(fā)酵的影響及控制對(duì)提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量等都有重要意義。

一、溶氧對(duì)發(fā)酵影響

溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響分為兩方面：一是溶氧濃度影響與呼吸鏈有關(guān)的能量代謝，從而影響微生物生長(zhǎng)；另一是氧直接參與產(chǎn)物合成。

（一）溶氧對(duì)微生物自身生長(zhǎng)的影響

專性好氧微生物把氧作為終電子受體，通過有氧呼吸獲取能量，如霉菌；進(jìn)行 此類微生物發(fā)酵時(shí)一般應(yīng)盡可能的提高溶解氧(DO)，以促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，增大菌體量。兼性好氧微生物的生長(zhǎng)不一定需要氧，但如果在培養(yǎng)中供給氧，則菌體生 長(zhǎng)更好，如酵母菌；典型如乙醇發(fā)酵，對(duì)溶DO的控制分兩個(gè)階段，初始提供高DO值進(jìn)行菌體擴(kuò)大培養(yǎng)，后期嚴(yán)格控制DO進(jìn)行厭氧發(fā)酵。用途：藥1用酵母、飼料酵母、活性干1酵母、液體曲、谷氨酸、檸檬酸、抗1生1素、維生素、酶制劑、食用底、賴氨酸等。厭氧和微好氧微生物能 耐受壞境中的氧，但它們的生長(zhǎng)并不需要氧，這些微生物在發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

因?yàn)檠鯕?的存在會(huì)促使酵母采取有氧呼吸的代謝途徑,從而破壞乙醇發(fā)酵的厭氧代謝過程。第三階段：1940-1960年，機(jī)械攪拌，通風(fēng)，無(wú)菌操作和純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始完善，發(fā)酵工藝過程的參數(shù)檢測(cè)和控制方面已出現(xiàn)，耐蒸汽滅菌的在線連續(xù)測(cè)定的pH電極和溶氧電極，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)行發(fā)酵過程的控制。但是,研究表明無(wú)氧條件下發(fā)酵生成的乙醇低于溶氧控制在1%-4%條件下生成 的乙醇。這主要是由于無(wú)氧條件下的菌體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有氧條件下菌體量,而乙醇的生成與菌體量有很大的聯(lián)系。

類似微生物發(fā)酵的活性污泥法處理污水的過 程中，DO的影響及控制也十分重要。基因工程手段改造傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)，已經(jīng)不是遙遙無(wú)期的事，如果我們不努力攻關(guān)，分子生物工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)很可能在新一輪的競(jìng)爭(zhēng)中失去。曝氣池中氧氣不足和過量都會(huì)對(duì)微生物生存環(huán)境帶來(lái)不利影響.當(dāng)氧氣不足時(shí),一方面由于曝氣池中絲狀菌會(huì)大量繁殖,終 產(chǎn)生污泥膨脹;另一方面會(huì)降低細(xì)1菌分解的效果,延長(zhǎng)處理時(shí)間,甚至導(dǎo)致生物處理失效.而氧氣過量(即過量曝氣)則會(huì)由于絮凝劑遭到破壞而導(dǎo)致懸浮固體沉降 性變差,同時(shí)使能耗過高。

在選用固體發(fā)酵罐的大排氣閥門時(shí)，是研 究人員覺得是比較糾結(jié)的問題；由于量產(chǎn)的大罐所需的進(jìn)氣和出氣的管徑都比較大，一般在10寸以上，這個(gè)時(shí)候選擇單座調(diào)節(jié)閥的價(jià)格就比較高，投資也比較大， 獲得的只是比較好的控制效果。單座閥很難滿足無(wú)菌的要求.構(gòu)成調(diào)節(jié)蝶閥來(lái)選型，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是投資可以降下來(lái)。2，將棉花搓成長(zhǎng)33厘米直徑1厘米粗的棉繩（根據(jù)接種口周長(zhǎng)而定棉繩長(zhǎng)度），用95%酒精浸泡濕透，再將棉繩纏繞至接種口周圍，要求纏緊，系勞，不要纏在接種口封蓋上。因?yàn)檎羝麣?菌的緣故，一般的不銹鋼蝶閥很難滿足120度的高溫，只能選擇比品牌的產(chǎn)品，品質(zhì)才能保證，比如KESTONE、BRAY等。調(diào)節(jié)蝶閥由于執(zhí)行器 和閥門的連接屬于比較松散的軸鍵連接，這樣閥門開關(guān)時(shí)常常存在控制上的死區(qū)，特別是使用一段時(shí)間后，控制效果可能稍稍惡化，但也能滿足生產(chǎn)需要。所以在使 用中研究人員建議經(jīng)常檢查更換連接的軸鍵。

葡萄冰酒干1酵母R2發(fā)酵冰荔枝酒工藝條件的優(yōu)化

    葡萄冰酒干1酵母R2發(fā)酵冰荔枝酒工藝條件的優(yōu)化是以凍藏荔枝經(jīng)低溫榨取或低溫濃縮后的荔枝汁為原料,利用葡萄冰酒干1酵母R2發(fā)酵釀制冰荔枝酒,研究了發(fā)酵溫度、接種量、SO2添加量、起始糖和酸含量、硫酸銨添加量等因素對(duì)發(fā)酵的影響.酵條件為發(fā)酵溫度10℃、SO2添加量100mg/L、起始糖度330g/L、硫酸銨添加量600mg/L、起始酸含量為7.7g/L、接種量為375mg/L.可生產(chǎn)酒精體積分?jǐn)?shù)為10%～12%的冰荔枝酒,產(chǎn)品呈金黃色,清亮透明,果香濃郁,豐滿醇厚,甜潤(rùn)爽口,具有較好的類似于葡萄冰酒的品質(zhì).