发酵类型

细履平沙

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发酵类型

以获得微生物菌体为目的的发酵

常见于酵母发酵、农用微生物及用于人类食品或动物饲料的微生物菌体蛋白等类型。

这类发酵控制相对比较容易，以高密度发酵技术为主要手段。目前益生菌是重要的开发方向，涉及的关键技术包括资质认证、菌种鉴定、培养基优化。发酵过程可能遇到的问题主要在于培养基、补料成分优化和添加控制策略。

以获得初级代谢产物的发酵

初级代谢产物一般在菌体对数生长期产生，如氨基酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。

微生物种类多、产酶品种多、生产容易和成本低等特点。所以目前工业应用的酶大多来自微生物发酵​。

发酵法来源的酶包括胞内酶和胞外酶，前者需要破菌后分离；所用菌种一般是工程菌，采取的手段多为高密度培养，涉及的关键技术是菌株构建。

发酵工艺策略包括：

1、使用抗生素控制有效菌的比例，包括抑制杂菌生长；

2、通过启动子控制产物的合成；

3、通过在菌种构建时增加标签，可以使用亲和层析比较容易的获得产物及较高的产物纯度。

4、通过在菌种构建时加入特殊的基因序列，在产物中形成专利结构，增加竞争对手仿制的难度。

以次级代谢产物为目的的发酵

次级代谢产物一般在菌体对数生长之后产生，某些菌体能合成一些具有特定功能的产物，如抗生素、生物碱、细菌毒素、植物生长因子等。这些产物与菌体生长繁殖无明显关系，所以叫次级代谢产物。次级代谢产物多为低分子量化合物，但其化学结构类型多种多样，据不完全统计多达47类，其中抗生素的结构类型，按相似性来分，也有14 类。

如青霉素发酵，它的工业化生产对其他次级代谢产物的发酵工艺具有深刻影响，而且青霉素发酵水平一直在增长，其精细的控制手段也是其他发酵模仿的对象。

青霉素发酵涉及的工艺包括：

高密度米孢子的制备工艺；

前体控制工艺；

溶解氧、pH、温度的控制工艺；

营养基质配方和补加策略；

培养基连消技术；

带放工艺；

其中部分内容已经在之前的公众号文章中进行过介绍，有兴趣的朋友可以向前​翻翻。

微生物的转化发酵

微生物转化是利用微生物细胞的一种或多种酶，把一种化合物转变成结构相关的更有经济价值的产物。可进行的转化反应包括：脱氢反应、氧化反应、脱水反应、缩合反应、脱梭反应、氨化反应、脱氨反应和异构化反应等。最古老的生物转化，就是利菌体将乙醇转化成乙酸的醋酸发酵。生物转化还可用于把异丙醇转化成丙醇甘油转化成二羟基内酮、葡萄糖转化成葡萄糖酸，进而转化成2 一酮基葡萄糖酸或5 一酮基葡萄糖酸，以及将山梨醇转变成L 一山梨糖等。此外，微生物转化发酵还包括甾类转化和抗生素的生物转化等。

一方面可以用完整细胞实现转化的功能，另一方面可使用无细胞液进行转化，还可以使用粗酶进行转化。

因为是酶，除了初级代谢前述的策略外还可能涉及：

1、使用合成生物学的内容，将涉及的相关酶整合到一个细胞，从而减少工艺的复杂度；

2、细胞的分离和破碎；

3、酶活性稳定策略。