复合氮源分析对于发酵的影响

细履平沙

不同来源的复合氮源对工业发酵的影响很大，不同微生物适合用不同的复合氮源，而且随着菌种的改良，其所需要的培养条件也会发生变化。所以培养基优化与菌种选育是发酵企业持久的工作。如何能够使其工作简化，成为另外一些研发人员的工作。
菌种的选育因为目前对代谢网络，遗传途径没有全部掌握，所以不可能设计和制造一个单一高产菌株的克隆，然后就可以传宗接代了。很多是通过制造了一批菌，而且里面有没有高产还不知道，接着便是使用特定的模型筛选。这一工作中有很多可以简化的方法，比如可以设计标签，营养缺陷型，基因测序等，这些内容本节暂不讨论，这里主要讨论我们有了一个菌株之后，如何为其选择一个合适的培养基。go on...

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1、选择培养基，最关键的是选择其中的氮源。说是氮源，其实里面会包括很多其他营养物质，如碳源、微量元素，金属元素等。目前一般的选择是从市场上要来很多的氮源，不同品种，不同供应商，总之很多很多。然后一个一个的试，经过长期的测试最后找到其中最优的那一个。最后确定供应商。
用了一段时间发现批次差异比较大，供应商又无法解决，是不是又悲剧了。这时可能又需要更换供应商了。有没有想为什么？
我分析：产生这一问题的原因是我们没有在筛选的时候没有订制一个合适的产品标准。仅仅沿用供应商建立的标准，可能包括干物质，总氮，总碳，酸值，pH值。当这些值都符合要求的时候，是不是产品符合要求呢？

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2、如何建立产品标准。一些原料无法重现是因为标准不符合要求。因为原料的产地可能变化，产地的气候可能在变化，作用的种子可能会变化，也可能收购的时候质量也不同，加工的方法也在变，基础雾霾和水的污染也是主要影响因素。原料的指标在变化，这些当然影响我们发酵工作原料的质量。但是我们之前给的这些标准，都可以作假或简单操作使之符合要求，否则就不会有人向牛奶中加三聚氰氨了。
这些标准对于发酵人而言只能是参考。那么什么能做为标准呢？
首先要分析哪些能够成为影响发酵过程的因素，那么这一因素就可当作标准：如金属元素，如游离氮基酸含量及维生素等。我们要建立标准，以上这些因素是基础数据，不可缺少，当然越多越好，越详细越好。这样我们在进行培养基优化的时候，这些变量作为输入变量，你的发酵结果，甚至是发酵过程的中间变量都可作为输出变量（比如pH的拐点、溶氧的拐点、移种时间）。一般人觉得太复杂，但是现在有很多软件，可以帮助你来处理数据，有什么可担心的？
最简单的是使用软件进行分组方差分析，找到显著影响输出变化的输入变量，然后便可知道哪些因素是关键性指标，再给出这些因素的范围，便是标准。

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3、原料改良
当有了标准之后，供应商当然也可以通过调节来达到要求，但是这种调节不是掺假，而是真正的使产品稳定。比如当我们发现丝氨酸一定要达到多少范围才可维持正常发酵水平，那么当农作物发生变化，其丝氨酸水平偏低时，供应商可以通过添加丝氨酸达到要求，而不是添加三聚氰氨了。当供应商有了这些的标准之后，他们在选择原料的时候，就不是哪个便宜选择哪家了，而是有了特定的方向。总之原料有了标准，就会使发酵稳定，既节约发酵过程成本，也节约反复筛选的成本。

这一话题我会长期进行讨论的，请大家关注。

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玉米桨的成分组成.希望大家把自己用的玉米桨都贴出来看看,比较下全国各地玉米桨的差异
我的资料来自于浙江
成分(%)                         液体               固体
干物                 46.80~49.60         90.37~91.74
灰分                 8.04~10.43                   12.98~13.74
总氮                 3.33~3.67                   7.36~8.33
总糖(以葡萄糖计)             0.74~4.39                   5.71~5.88
乳糖                 11.60~19.30         15.06~17.72
酸度(ml 0.1mol/L NaOH/10g)    108~144                   169.0~198.0
挥发酸(ml 0.1mol/L NaOH/10g)    0.1~1.1                   0.50~1.35
铁                 0.009~0.027     
磷                 1.5~1.9                   2.6~2.8
钙                 0.02~0.07     
钾                 2.0~2.5     
锌                 0.005~0.012     
SO2                       微量~0.02     
沉淀固体              38.4~52.9     
PH                       4.0~4.7                     3.0~3.6
氨基酸含量(%总氮)         
Alanine               11.2    11.7
Arginine               3.3    4.0
Aspartic acid    5.5    5.6
Cystine               1.9    2.2
Glutamic acid    17.5    14.0
Glycine               5.1    6.1
Histidine               2.8    3.7
Idoleucine    3.6    3.6
Leucine               11.3    9.5
Lysine               2.5    3.0
Methionine    1.9    2.1
Phenylalanine    4.4    3.7
Praline               8.0    10.0
Serine               4.6    3.6
Threonine               4.0    4.5
Tyrosine               3.4    2.8
Valine               5.8    6.2

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总版主回归了，好激动！

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细履平沙:1、选择培养基，最关键的是选择其中的氮源。说是氮源，其实里面会包括很多其他营养物质，如碳源、微量元素，金属元素等。目前一般的选择是从市场上要来很多的氮源，不同品种，不同供应商 .. (2016-11-17 14:14) 

最关键的是当前的采购标准没有抓住影响发酵的核心指标。还有就是企业检测手段有限，假如每个企业都有近红外，好多可能影响发酵的指标都可以检测，质量不稳定的时候可以通过配方去调整就像做动物营养的现在都非常精确，精准配方才能提高竞争力

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其实这些工作原料的供应商应该去做，因为生产一批的量很大，检测一次成本平摊到客户成本不会增加多少，但是这些指标对于企业非常关键。

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对于复合氮源检测多项的担心。
有些会员担心用了有很多检测项目的复合氮源，经历了很多试验，最后却发现这些指标没有差异，那么不是在浪费时间吗？
这样的担心应该不是出自研发人员，也不是出自有经验的管理人员，而是出自不成熟的管理者。首先任何试验都不一定成功，任何试验都不一定出你需要的结果。其次是因为检测的指标不够，因为试验只要有显著差异，说明肯定存在有影响的因素。如果控制的好，那么这个因素肯定来自于复合氮源，但是是哪个指标，要进行细致耐心的分析。如果担心使用有很多检测指标的氮源发现不了影响因素，那么是不是更应该担心，使用检测指标少的氮源更发现不了影响因素？
综上所述：因为我们确定复合氮源是影响发酵单位的关键因素，所以我们应该具有更多指标的复合氮源。只有这样才能确定出复合氮源的关键指标，才能根据这些关键指标确定氮源的标准。

细履平沙

我们在分析影响因素的时候，试验一定要控制好，防止复合氮源之外的因素影响试验。确定有没有其他影响因素的标准是，组内的变异系数能够控制在5~8%之内（可以根据实际情况确定）。只有这一指标合格后，再使用方差分析，确定有没有显著差异。
在我们分析关键因素的时候，不能只主观的认为，哪个氨基酸高，哪个发酵单位才高。因为可能的结论是这个氨基酸含量低才会有高结果。其他指标也不能先入为主。
试验要多用一些不同水平的复合氮源，甚至可以将微生物氮源更换植物蛋白或动物蛋白等。