lựa chọn nguyên liệu và phát triển cho ngành lên men công nghiệp

46.1 Giới thiệu Môi trường lên men nơi vi sinh vật lên men sống, nhân thực phản ứng trao đổi chất cụ thể để tạo thành sản phẩm cần thiết Tầm quan trọng môi trường lên men không nhắc đến nêu muốn nói đến hiệu trình lên men Trong năm qua có tiến đáng kể việc phát triển công nghệ lên men thành môn khoa học có hệ thống Tuy nhiên, theo kinh nghiệm nhà vi sinh vật học kỹ sư sinh hóa người môn khoa học Trong hầu hết trình lên men công nghiệp, nơi mà sản phảm khác với khối lượng tế bào thân nó, có vấn đề riêng biệt cần quan tâm Đầu tiên, chất dinh dưỡng phải cung cấp cho vi sinh vật sinh trưởng phát triển Thứ 2, sau vi sinh vật phát triển chất dinh dưỡng phải cung cấp chất dinh dưỡng thích hợp để tối đa hóa sản phẩm tạo thành Ngoài yêu cầu ta phải quan tâm lựa chọn thành phần dinh dưỡng phải tiết kiệm chi phí, dễ tìm, có chất lượng đồng Trong năm gần đây, phương pháp thích hợp tiếp cận trình lên men mở ( devel-open), nhận môi trường lên men không nên cản trở trình downstream, nên tạo điều kiên thuận lợi cho trình downstream Có thể thiết kế trình lên men phòng thí nghiệm vi sinh vật học với độ lớn linh hoạt cao Quá trình không cố định nguyên liệu môi trường lựa chọn tự nguyên liệu( cục quản lý [FDA] quản lý ) môi trường để giảm thiểu tối đa chi phí Trong việc thành lập trình lên men việc lựa chọn thành phần môi trường bị hạn chế chi phí sản phẩm, yêu cầu chế biên downstream Mặc dù có hạn chế phải tiếp tục phát triển để giữ lợi cạnh tranh thị trường 46.2 Định nghĩa lên men phương diện hóa học (CHEMICALLY DEFINED FERMENTATION MEDIA) Chemically definded medium môi trường sinh trưởng phù hợp với nuôi cấy tế bào ống nghiệm tế bào động vật người toàn thành phần hoá chất biết Môi trường nuôi cấy chuẩn thường bổ sung với huyết động vật ( huyết trâu bò bào thai, FBS ) nguồn chất dinh dưỡng yếu tố bệnh xác định Chemically definded medium sử dụng thường xuyên phòng thí nghiệm để nghiên cứu sinh tổng hợp sinh học chất chuyển hóa sơ cấp thứ cấp Một đặc điểm quan trọng tính quán hiệu suất Mặc dù Chemically definded medium sử dụng để nghiên cứu sinh tổng hợp chất chuyển hóa, môi trường phức hợp thường sử dụng để sản xuất chúng Ngày hầu hết trình lên men sử dụng môi trường phức hợp Tuy nhiên Chemically definded medium trở nên phổ biến tính quan quan trọng sản suất sản phẩm sinh học Ngoài cải tiến tính quán Chemically definded medium có số lợi ích khác characteris-tics thuận lợi, kiểm soát giám sát trình lên men tốt hơn, giảm mẩn cảm với điều kiện khử trùng quy mô lớn, đơn giản hóa downstream Mối quan tâm Chemically definded medium chi phi, thời gian sinh trưởng củng phát triển tế bào Có thể sử dụng số phương pháp để xác định Chemically definded medium Một tiềm kiếm tài liệu Chemically definded medium hỗ trợ tăng trưởng vi sinh vật Một xác định, tối ưu hóa để sử dụng thống kê thiết kế thí nghiệm Cách tiếp cận khác mô thành phần vừa phức tạp cách sử dụng công cụ phân tích đại Ví dụ, phương tiện hỗ trợ sản xuất biotin, histidine methionine tìm thấy để thay phức tạp thủy phân thành phần casein, mononatri glutamate amoni sulfat chứng minh thay tốt cho phức hợp nitơ thành phần trung bình Một cách tiếp cận khác phát triển thành phần môi trường ban đầu dựa vào công thức phân tử tế bào C6H11NO với khối lượng 161, thành phần nguyên tố trình bày Table (20) Ví dụ, để ước tính lượng glucose (nguồn carbon) ammonium sulfate (nguồn nitơ) cần thiết cho tế bào nấm men khô (DCW) với trọng lượng 100 g / lít, sử dụng tính toán sau Đối với lượng glucose( cho sinh trưởng tế bào) : (100 g DCW / lít) (0,48 g C / g DCW) [(180 g glucose / mol glucose) / (72 g C / mol glucose)] = 120g glucose/lít Tuy nhiên glucose nguồn lượng để trì hoạt động tế bào phát triển môi trường nên lượng glucose tính sau : Sản lượng tế bào= DCW g/ glucose tiêu thụ (g)= 0.51 (17) Như vậy, : 100g DCW/ lít, 100/ 0.51= 196 cho lít Đối với lượng Nito: (100 g DCW / lít) (0,075 g N / g DCW) {[132 g (NH 4) 2SO4 / mol (NH4)2SO4] / [28 g N / mol (NH4) 2SO4]}= 35,4 g (NH4) 2SO4 lít Tính toán tương tự cho thành phần lại Nếu yếu tố tăng trưởng cần thiết cho vi khuẩn ( VD: nấm men cần biotin ), ta nên bổ sung vào Nếu không rõ yếu tố tăng trưởng cần thiết gì, thêm lượng nhỏ chiết suất nấm men (0,001-0,05%) Khi thực biện pháp phải cẩn thận tính nồng độ thành phần môi trường gây ức chế tăng trưởng Ví dụ, glu-cose nồng độ 50 g/lít ức chế tăng trưởng Escherichia coli gây bất lợi có nồng độ thấp Để tránh ức chế đạt nồng độ tế bào cao, glucose thích hợp thường sử dụng VD: chất hóa học xác định me-dium dùng để tái tổ hợp interferon-A1 E coli (trong Table (19)) Như trình bày, glucose có nồng độ ban đầu 30g/lít Sau kiểm soát trì nồng độ glucose nồng độ ức chế thấp nó( 14 ngày ) 16 ngày chu kì lên men Bằng cách tính toán khối lượng tế bào hỗ trợ yếu tố Table ( Cacbon, nito, Luu huỳnh, … ) xác định amoni sulfat chất hạn chế tăng trưởng Dựa mức độ nitơ, 34 g amoni sulfat tính toán để hỗ trợ khối lượng tế bào tối đa 58 g DCW / lít _ mật độ tế bào đạt với trình lên men thực tế Ngoài việc sản xuất sinh học, Chemically definded medium chứng tỏ lợi ích sản xuất quy mô ,ví dụ sản xuất penicillin Ví dụ Chemically definded medium chứng minh đem lại thành công kinh tế cho chất chuyển hóa thứ cấp trình bày Table (8, 21) Chemically definded medium tối ưu hóa trình sản , giảm trung bình chi phí 4-5lần tăng hiệu giá 80% quy mô 800 lít 46.3 Thành phần môi trường lên men công nghiệp Như nói trên, hầu hết môi trường lên men công nghiệp công thức phức tạp có chứa nhiều thành phần khó xác định Thường thành phần chứa nhiều chất dinh dưỡng cho phát triển vi sinh vật lên men Tuy nhiên, cho mục đích phát triển môi trường, thành phần định nghĩ đến để cung cấp chủ yếu chất dinh dưỡng Ví dụ, bột đậu nành sử dụng chủ yếu để cung cấp nitơ phức tạp protein cho tăng trưởng vi sinh vật Tuy nhiên, bột đậu nành chứa lượng đáng kể metabolizable carbohydrate chất khoáng Trong phần thảo luận đây, thành phần vừa phân loại theo vai trò chúng trình lên men Trên sở này, phân loại nguyên liệu trình lên men bốn loại chất dinh dưỡng: Các vật liệu sử dụng chủ yếu nguồn cacbon, nitơ, khoáng chất, vật liệu sử dụng cho mục đích đặc biệt (bảng 1) 46.3.1 Nguồn cacbon 46.3.1.1 Carbohydrates Glucose carbohydrate sử dụng thường xuyên ngành công nghiệp lên men Tại Hoa Kỳ, có nguồn gốc từ ngành công nghiệp chế biến ngô Hai loại sản phẩm sử dụng monohydrat dextrose xirô bắp thủy phân có chứa glucose mức độ lớn 95% (gọi DE95 tương đương dextrose 95%) Trong dextrose monohydrat có vật liệu dễ dàng để xử lý tinh, tốn Nguyên liệu sử dụng chủ yếu sử dụng quy mô nhỏ fermentors hạt giống độ đậm đặc điều quan trọng Cho phần lớn nhu cầu glucose, chẳng hạn trình lên men quy mô lớn trình bổ sung, thủy phân nguyên liệu tốn Nếu vi sinh vật lên men có khả thủy phân saccarit trọng lượng phân tử thấp, xi rô ngô đắt tiền nhiều độ thấp khác trình thủy phân sử dụng Quá trình lên men công nghiệp sản xuất penicillin dễ dàng sử dụng thủy phân với tương đương dextrose thấp 20 (DE20) Trong thực tế, số quy trình cho suất cao với sacarit có phân tử lượng cao dùng glucose tinh khiết Các cấp độ phức tạp hàm lượng glucose dựa vào carbohydrate có dạng dextrin khác Chúng sản phẩm chủ yếu bột bắp vừa đủ để thủy phân để làm cho chúng hòa tan trình lên men Các dextrin, bột bắp, tinh bột khác (chẳng hạn tinh bột khoai tây), chất rắn nói chung sử dụng bổ sung trình Chúng thường sử dụng batchedin nguồn carbon cho phát triển ban đầu sinh vật nguồn cácbon đồng hóa vi sinh vật giai đoạn tổng hợp sản phẩm Ở Hoa Kỳ, nguyên liệu thô với nguồn gốc giá rẻ carbohydrate phức tạp bột ngô Sản phẩm chủ yếu tinh bột chứa khoảng 5% protein Một chiến lược giảm chi phí quan trọng sử dụng nhiều công ty lên men sử dụng tinh bột thô bột ngô với enzyme amylase thương mại có sẵn Các amylase phá vỡ phân tử tinh bột để tạo carbohydrate dễ dàng sử dụng Trong nhiều trình lên men,nguồn carbon (dễ sử dụng nhất, chẳng hạn glucose) chuyển hóa nhanh chóng giai đoạn tăng trưởng nguồn carbon thứ cấp (như loại dầu) sử dụng trình sản xuất Sucrose thường sử dụng trình lên men Ở dạng tinh thể, sucrose có sẵn đường ăn khác độ tinh khiết Sucrose tinh thể màu trắng thường ứng dụng lên men quy mô nhỏ fermentors hạt Tuy nhiên, sử dụng nguồn carbon sử dụng số trình lên men sinh vật có khả hạn chế trình chuyển hóa sucrose Việc sử dụng disaccharides thường khám phá nguồn carbon thay cho monosacarit (như glucose) có sinh vật dị dưỡng Các dạng thô sucrose mật đường, có từ đến 10% protein Trong số trình lên men (ví dụ, trình lên men axit glutamic), sản phẩm cho kết tuyệt vời kết hợp nguồn cacbon-nitơ Trong ngày đầu lên men penicillin, nguồn carbon chọn dùng lactose Đường chuyển hóa sản phẩm penicillin trộn vào môi trường từ đầu trình Tuy nhiên, kể từ đời bổ sung glucose có kiểm soát, tầm quan trọng lactose trình lên men công nghiệp giảm Lactose có sẵn ứng dụng quy mô nhỏ, sử dụng số trình lên men, đặc biệt châu Âu, nơi mà có sẵn nhiều dextrose xirô bắp Nguồn lợi kinh tế lactose có nguồn gốc từ ngành công nghiệp mát Sản phẩm có sẵn hình thức phun khô nguồn protein khoáng sản tuyệt vời việc nguồn lactose Đường khác sử dụng thường xuyên trình lên men công nghiệp bao gồm maltose, mannitol, sorbitol, xylose Tất thường sử dụng dạng tinh khiết chúng Một nguồn carbon liên quan cho ngành công nghiệp lên men glycerol Nó hữu ích nhiều trình nguồn cacbon chuyển hóa dần Ngoài ra, axit hữu cơ, chẳng hạn axit axetic, sử dụng vào dịp hoi kết hợp kiểm soát độ pH chất dinh dưỡng carbon Minoda (13) báo cáo tiềm sử dụng nguồn carbon bất thường khác cho trình lên men axit amin 46.3.1.2 Dầu Các loại dầu khác sử dụng rộng rãi nguồn carbon trình lên men công nghiệp, đặc biệt trình lên men kháng sinh Dầu cung cấp lượng nhu cầu carbon ngày tăng sinh vật Trong nhiều trình lên men kháng sinh, kháng sinh tổng hợp từ axit béo trọng lượng phân tử thấp, loại dầu trở thành nguồn carbon lý tưởng chúng cung cấp axit béo trongquá trình lên men Các loại dầu sử dụng thành phần thức ăn liên tục theo mẻ Trong số trình lên men, dầu đóng vai trò phụ trợ quan trọng chúng chuyển hóa không chủ động vi sinh vật lên men Hiệu nâng cao suất dầu không chuyển hóa chưa hiểu rõ Tuy nhiên, độ khuếch tán oxy loại dầu cao so với nước, có tác dụng có lợi việc chuyển oxy nhờ bong bóng Điều có nghĩa dầu cung cấp bảo vệ cho tế bào từ lực cắt mức làm cho vi chất dinh dưỡng quan trọng từ phức tạp sang dễ sử dụng cho vi sinh vật dạng mixen Trong trình lên men dầu sử dụng làm nguồn bổ sung carbon, mang lại nhiều lợi quan trọng Đầu tiên, hàm lượng calo sẵn có lượng tương ứng đơn vị khối lượng nguyên liệu loại dầu cao so với carbohydrate Một lít dầu thực vật có nhiều gấp đôi lượng dùng lít dung dịch glucose 55% Mật độ lượng cao giúp cho giá nguyên liệu thấp bình chứa nguyên liệu nhỏ Do đó, quản lý khối lượng cho trình lên men chu kỳ dài lên men dầu ăn dễ dàng hơn so với lên men đường ăn Sự quản lý tăng cường không nguyên liệu đưa vào lên men mà trao đổi chất dầu không sản xuất nhiều nước loại đường Thuộc tính chống tạo bọt dầu có lợi cho hầu hết trình lên men Trước đời defoamers tổng hợp, dầu sử dụng kiểm soát bọt nhiều trình lên men nguồn carbon sử dụng đường Tuy nhiên, dầu thêm vào để kiểm soát bọt chuyển hóa sinh vật, thêm vào liên tục để kiểm soát bọt việc tổng hợp defoamers có hiệu chúng bị phân hủy vi sinh vật lên men chúng có hiệu kinh tế Trong trường hợp đặc biệt, có diện tổng hợp defoamer can thiệp sâu vào chế biến, dầu sử dụng defoamers Các tính chất chống tạo bọt số loại dầu tự nhiên xem xét Vardar-Sukan (16) Các dầu quan trọng ngành công nghiệp lên men Hoa Kỳ dầu đậu tương Chúng phong phú tương đối rẻ tiền.Dầu khác thường sử dụng mỡ dầu, dầu cá, loại dầu có sẵn hạt loại trồng khác ngô, bông, đậu phộng, hướng dương, rum Một sản phẩm dầu đặc biệt tổng hợp ứng dụng trình lên men ngành công nghiệp methyl oleate Methyl oleate thường sử dụng nguyên liệu bổ sung kết hợp với loại nguyên liệu khác dầu đậu tương Các acid béo đến từ nguồn khác khác nhau, có lý thuyết sở cho loại dầu để thực tốt Tuy nhiên, lựa loại dầu trình lên men thường xác định thực nghiệm Dầu sử dụng bình lắc lên men sàng lọc sản xuất chủng thường xuyên cho kết tốt lên men quy mô lớn 46.3.2 Nguồn nitơ protein hữu Có chủ yếu ba loại nguyên liệu có sẵn để cung cấp nitơ hữu yêu cầu protein trình lên men: (i) Có nguồn gốc sản phẩm từ nông nghiệp (ii) Có nguồn gốc từ ngành công nghiệp sản xuất bia, (iii) Có nguồn gốc từ sản phẩm phụ từ thịt cá Tất sản phẩm cung cấp cho trình lên men quan trọng khác bổ sung nitơ hữu 46.3.2.1 Nguồn nitơ xuất phát từ sản phẩm nông nghiệp Các nguồn có nguồn gốc từ sản phẩm nông nghiệp thành phần Workhorse ngành công nghiệp lên men Chúng bao gồm sản phẩm ngũ cốc đậu tương khác Các loại bột đậu tương, bột kiều mạch đầu đứng danh sách ứng dụng trình lên men kháng sinh Các ứng dụng sản phẩm đậu nành dựa thực tế sau dầu đậu nành chiết xuất từ đậu nành, dư lượng khoảng 50% protein, có sẵn cho phát triển Ngoài ra, bột đậu nành, bột kiều mạch chứa đến 30% carbohydrate dễ chuyển hóa Hầu hết khoáng chất cần thiết cho tăng trưởng vi sinh vật có mặt sản phẩm từ đậu nành Trong nhiều ứng dụng giống, nơi xem xét tăng trưởng, tất cần thiết môi trường bột đậu nành với muối magnesium sulfate kali photphat Một sản phẩm chế biến tương tự bột đậu nành bột hạt Các protein bột hạt có sẵn làm nguồn nitơ tốt chậm giải phóng Bột ngô gluten sản phẩm có sẵn phù hợp nguồn nitơ chậm giải phóng Cao chiết bắp, sản phẩm phụ ngành công nghiệp xay xát ngô, sử dụng rộng rãi năm đầu ngành công nghiệp lên men kháng sinh Trong năm gần đây, thay đổi chất lượng sản phẩm, cao chiết bắp giảm độ ưa chuộng Sản phẩm khô cao chiết bắp có sử dụng nhiều trình lên men kháng sinh biến đổi Mặt hàng nông sản khác sử dụng nitơ nguồn ngành công nghiệp lên men bao gồm đậu phộng, hạt lanh, bột mì, bột lúa mạch, bột gạo Thực vật động vật thủy phân sản xuất hoạt động enzyme, thường protease, sử dụng rộng rãi Nên nhà máy nguồn yêu cầu, thủy phân đậu tương, nguồn động vật chấp nhận được, sau casein thủy phân protein 46.3.2.2 Nguồn nitơ từ nhà máy bia Ngành công nghiệp sản xuất bia nguồn quan trọng trình lên men nguyên liệu thô Các sản phẩm chủ yếu nấm men lại sau lên men bia Sự phù hợp nấm men cho trình lên men phụ thuộc vào phương pháp sấy Nấm men sấy khô phun khô Nó bán sản phẩm dạng keo bốc nước thiết bị bay công nghiệp Tất sản phẩm có ứng dụng ngành công nghiệp lên men nguồn nitơ Tuy nhiên, nấm men không sử dụng nguồn nitơ ưu tiên Thay vào đó, coi nitrogen bổ sung chất dinh dưỡng có lợi bổ sung mà sẵn từ nguồn nitơ ngũ cốc Nói chung, chất dinh dưỡng bổ sung phốt hữu chưa biết vi chất dinh dưỡng Nhà máy bia men tinh chế thành chất chiết xuất nấm men có tính tan nước khác nhau, nhiều tốn sử dụng với số lượng nhỏ Cao nấm men thường thành phần không xác định sử dụng lên men để cung cấp vi chất dinh dưỡng Sản xuất bia ngành công nghiệp chưng cất cung cấp sản phẩm sử dụng ngành công nghiệp lên men: bã rượu, hình thức cô đặc bột phun khô, ngũ cốc sót lại từ trình sản xuất bia 46.3.2.3 Nguồn nitơ nguồn gốc từ thịt cá Thịt sản phẩm từ cá giàu protein Vì vậy, chúng sản phẩm ngành công nghiệp Sản phẩm ban đầu từ thịt gọi nước mỡ lợn phun khô Đó sản phẩm chế biến mỡ heo Những xương động vật mô đun nước, có diện protease, để giải phóng chất béo Dung dịch thu được tách thành chất béo lớp nước Phần nước giàu protein peptide Nước này, phun khô, cho sản phẩm với hàm lượng protein 80% cao Các nước mỡ lợn thu với mức độ khác hóa chất, enzyme thủy phân Sản phẩm nước mỡ lợn thủy phân bán peptone thịt tên thương hiệu khác Một sản phẩm sản phẩm tương tự từ cá thủy phân cá có nguồn gốc từ nhiệt enzyme xử lý chất thải cá Các sản phẩm nói chung có khoảng 70% protein 46.3.3 Khoáng sản Khoáng sản sử dụng môi trường lên men để phục vụ cho nhiều mục đích, ví dụ chất dinh dưỡng quan trọng, cung cấp ion kim loại, giúp cân ion, tiền chất cho sản phẩm chuyển hóa tổng hợp, đệm kiểm soát pH, chất phản ứng để loại bỏ chất dinh dưỡng ức chế cụ thể từ môi trường Các muối có chứa nitơ (ví dụ, amoni sulfat, amoni nitrat, natri nitrat, kali nitrat) cung cấp phần nitơ đáng kể cần cho tăng trưởng tế bào kết hợp với nitơ hữu Khi muối sử dụng chất cung cấp nitơ, trao đổi chất chúng không thay đổi kết theo thay đổi pH môi trường Ví dụ, ammonium sulfate sử dụng sinh vật, độ pH có xu hướng giảm, natri nitrat sử dụng, độ pH có xu hướng tăng Vì vậy, quan trọng, đệm đầy đủ kiểm soát độ pH để làm đối trọng với hiệu ứng pH Amoniac sử dụng để kiểm soát pH có lợi kiểm soát pH bổ sung amoni nitơ sử dụng từ amoni sulfat môi trường Một chất dinh dưỡng chủ yếu cung cấp muối vô có sẵn cho sinh vật so với phốt có nguồn gốc từ muối phosphate Photpho từ muối phosphate hòa tan nhiều dinh dưỡng hữu men Kết là, kiểm soát tốc độ tăng trưởng cách cân phốt hữu với muối phốt vô Mặc dù hầu hết nguồn nitơ hữu ngũ cốc chất chiết xuất nấm men chứa nhiều khoáng chất cần thiết cho tăng trưởng, vừa lên men thường bổ sung muối cung cấp yếu tố yêu cầu lớn số lượng cần thiết Ví dụ, magiê muối kali muối có chứa sulfat thường thêm môi trường họ có mục đích khác Nguyên tố vi lượng sắt, kẽm, mangan, đồng, coban, molypden thường không đưa vào trình lên men có thành phần phức tạp với nồng độ cao trừ họ phục vụ mục đích cụ thể trình chuyển hóa Ví dụ, tổng hợp sản phẩm biết đến thực phức hợp enzyme có chứa coban, yếu tố có môi trường với nồng độ vài phần triệu để đảm bảo Khi mooi trường có chứa nồng độ thấp thành phần phức tạp, hỗn hợp yếu tố vi lượng trình lên men quan trọng Trong trình lên men mà sức mạnh ion tương đối cao, natri clorua natri sulfat bao gồm môi trường Canxi cacbonat không hòa tan thêm để ngăn chặn độ pH lên men từ rơi xuống 6.0 Khi pH giảm xuống 6, canxi cacbonat tan môi trường nâng độ pH Các muối phosphate sử dụng cho đệm môi trường lên men photpho cân phải dựa chuyển hóa vào nhu cầu đệm Các muối canxi hòa tan canxi clorua canxi axetat thường sử dụng để kết tủa photphat hòa tan (trong biểu mẫu canxi phosphate) từ môi trường trình lên men tổng hợp sản phẩm bị ức chế mạnh phosphate Ion kim loại phục vụ tiền chất trình lên men kháng sinh Trong penicillin cephalosporin lên men, sulfate muối bổ sung đủ mổi trường để cung cấp lưu huỳnh cần thiết cho tổng hợp thuốc kháng sinh chứa lưu huỳnh Tương tự vậy, muối clorua phải bổ sung vừa cho vancomycin lên men từ vancomycin phân tử chứa số nguyên tử clo 46.3.4 Hóa chất đặc biệt Một số loại hóa chất đặc biệt thêm vào môi trường lên men quy mô lớn Điều quan trọng hóa chất defoamers Các defoamers giảm sức căng bề mặt bề không khí nước để tạo điều kiện cho kết dính bong bóng Trong ngành công nghiệp lên men, silicone defoamers polyol phần lớn thay dầu thực vật defoamers Những lợi tổng hợp defoamers chi phí hiệu quả, chậm chuyển hóa trao đổi chất gây tác dụng phụ Hai defoamers phổ biến sử dụng ngành công nghiệp lên men polypropylene glycol nhũ tương silicone Các defoamers thường trộn với môi trường ban đầu Tuy nhiên nhiều trình lên men, cung cấp defoamer cần thiết suốt chu kỳ lên men để kiểm soát bọt để kiểm soát lưu giữ không khí Chất nhũ hoá sử dụng trình lên men (như Tween Span) đóng vai trò đối lập với defoamers Chúng thêm vào để ổn định giọt chất dinh dưỡng dầu nhỏ tăng sức căng bề mặt dầu nước Các giọt nhỏ có diện tích bề mặt tăng lên đáng kể cho phép chất nhờn sử dụng dễ dàng sinh vật lên men EDTA thường bao gồm môi trường lên men Các tác nhân bổ sung kim loại có hai tác dụng trái ngược Một mặt, chúng độc vi sinh vật Mặt khác, chúng ngăn ngừa kết tủa tạo phức tan Sự sẵn có kim loại để vi sinh vật lên men phụ thuộc vào việc vi sinh vật cạnh tranh với phức kim loại cần thiết có hiệu Một phần quan trọng sản phẩm đặc biệt sử dụng ngành công nghiệp lên men tạo thành từ chế phẩm enzyme khác Sự cung cấp nguyên liệu thô enzym amylase, protease cellulase sử dụng điều kiện tiên môi trường Lúc vậy, enzym sử dụng giai đoạn pha trộn trước khử trùng môi trường Bằng việc bổ sung amylase môi trường có thành phần bột ngô phân cắt phần tinh bột Các cellulase phức tạp sử dụng để làm giảm độ nhớt môi trường có chứa nồng độ cao thành phần đậu nành bột hạt Proteases phân cắt protein trung bình trước khử trùng Tiền xử lý enzym môi trường lên men cho phép vật liệu thô rẻ thay cho nguyên liệu tinh chế tốn Những nỗ lực đáng kể tiến hành để tiền xử lý nguyên liệu rẻ để chi phí lên men họ dùng để sản xuất ethanol nhiên liệu sinh học khác 46.3.5 Nguồn thông tin nguyên liệu lên men thô thành phần vi khuẩn Thông tin thứ protein, chất béo, carbohydrate, nội dung nguyên liệu kim loại khác có sẵn từ nhà cung cấp nguyên liệu Tuy nhiên, thông tin không thiết phải tạo cho việc sử dụng ngành công nghiệp lên men Nó tạo cho lợi ích người sử dụng chính, mà nhiều trường hợp thức ăn gia súc thực phẩm Như kết quả, giải thích thông tin sử dụng trình lên men khoa học trình lên men Ví dụ, tổng giá trị nitơ sản phẩm ngũ cốc dựa tính toán cho tăng cân sản phẩm đưa vào trang trại động vật, không thiết phải có ý nghĩa nitơ cho trình lên men vi sinh vật phát triển Đối với lý do, giá trị carbohydrate cung cấp nhà sản xuất sản phẩm cao giá trị cung cấp cho sản phẩm thứ hai, sản phẩm thứ hai có sẵn nhiều carbon cho vi sinh vật lên men đặc biệt Các thông tin cung cấp nhà sản xuất tốt xấp xỉ cho việc đánh giá ban đầu cho tính toán chi phí sơ Thí nghiệm lên men thực tế cần thiết trường hợp để thể cho thay đổi nguyên liệu Trong năm gần đây, số nhà cung cấp nguyên liệu thô đưa để đánh giá sản phẩm trình lên men họ khác công bố kết riêng để hướng dẫn sử dụng tạp chí khoa học Một danh sách hay sở liệu nguyên liệu lên men điều cần thiết cho nhà thiết kế trình lên men Một sở liệu nên bao gồm thành phần môi trường (cả phân tử nguyên tố), bao gồm thứ giá cả, nhà cung cấp, sẵn có Danh sách hữu ích liệu bao gồm: • Miller Churchill (12) liệt kê nhiều trình lên men thô vật liệu tên thương mại họ với ứng dụng họ loại khác trình lên men • Atkinson Mavituna (1) nguồn hữu ích liệu cho loạt tình lên men có danh sách sản phẩm thành phần lên men •Solomons (15), hướng dẫn trình lên men cổ điển, có chương thành phần trình lên men môi trường nuôi cấy • Kennedy Reader (10) có khả áp dụng chung, viết mô tả nguyên liệu có sẵn New Zealand Nhiều danh sách chuẩn bị nhà cung cấp trình lên men, chẳng hạn hướng dẫn ‘Hướng dẫn thương nhân để lên men’(20) Một tập sách thông tin tương tự liên quan đến sản phẩm đậu nành, mang tên ‘Sản phẩm protein đậu nành trình lên men’, cung cấp Cargill, Inc (3) Các nhà cung cấp hiểu biết cho thấy xu hướng thành phần tính sẵn sàng đặc biệt hữu ích nói đến sử dụng sản phẩm nông nghiệp dành cho công nghệ lên men Trong trường hợp số sản phẩm hàng hóa, nơi có ép giá dội chi phí nguyên liệu, mục tiêu trình lên men thêm giá trị cho trường hợp giá trị thấp dòng sản phẩm, danh sách thành phần Thông thường điều có nghĩa kết hợp sản phẩm nông nghiệp môi trường lên men tình trạng thô Dữ liệu sản phẩm nông nghiệp tốt tìm thấy từ tổ chức thương mại có liên quan từ sở liệu dinh dưỡng thực phẩm Nhiều quốc gia trì sở liệu thành phần thực phẩm, có Hoa Kỳ, Đan Mạch, Úc New Zealand, cấu nông nghiệp sản phẩm nước có liên quan Đây Web dẽ dàng tìm kiếm xem, ví dụ, người cung cấp Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (Www.ars.usda.gov/Aboutus/docs.htm?docid=6300) Thực vật nghiên cứu thực phẩm (www.crop.cri.nz/home/productsservices/dinh dưỡng / foodcompdata / FcD phẩm / FcD-thực phẩm-comp-tables.php) Một nguồn liệu tốt sản phẩm nông nghiệp phụ Feed nghiệp Sách Đỏ Goihl McEllhiney (6) Ngoài có sưu tập môi trường hữu ích cho tình định Phần lớn sưu tập môi trường phòng thí nghiệm, môi trường lên men công nghiệp, hạn chế sử dụng để mở rộng quy mô Họ làm, nhiên, cung cấp điểm khởi đầu hữu ích Ví dụ nguồn phương tiện truyền thông quy định bao gồm: Sổ tay môi trường vi sinh vật thực phẩm (5), Hướng dẫn sử dụng Difco & BBL: Hướng dẫn sử dụng môi trường nuôi cấy vi sinh (2), sổ tay môi trường truyền thống, Thành phần dịch vụ phòng thí nghiệm khác (14) Hầu hết học viên thiết kế lên men vừa phải cho vi sinh vật cụ thể, mời đồng nghiệp đề xuất môi trường cụ thể cho vi sinh vật thường làm sáng tỏ Như thảo luận trước chương này, thành phần vi sinh vật (phân tử nguyên tố) quan trọng thiết kế môi trường cho mục đích tính sinh khối tiềm suất sản phẩm, thông qua cân khối lượng Để liệu xác, tốt tính toán thành phần cho vi sinh vật câu hỏi 46.4 XEM XÉT TỔNG QUÁT CHO CÔNG NGHIỆP (PHỨC HỢP) VỪA PHÁT TRIỂN HOẶC CẢI TẠO 46.4.1 Lý cho Cải thiện trình lên men vừa Tối ưu hóa môi trường lên men khó khăn, tốn kém, mở, tốn thời gian, liên quan đến số lượng lớn thí nghiệm Do đó, điều quan trọng nỗ lực hợp lý, quan trọng nhất, mục tiêu việc tối ưu hóa xác định Những lý để tối ưu hóa môi trường lên men công nghiệp (i) nâng cao suất sản phẩm, (ii) giảm chi phí phương tiện, (iii) dễ dàng tách sản phẩm, (iv) tránh vi khuẩn tỉ không mong muốn sản phẩm, (v ) giảm chi phí xử lý chất thải, (vi) cải thiện vững mạnh (khả mội trường thực tốt quy mô lớn) Đó lí quan trọng bắt đầu vừa để xác định rõ ràng lý mục tiêu nỗ lực Trong trình lên men kháng sinh công nghiệp điển hình, nâng cao suất sản phẩm luôn có tác động lớn chi phí tổng thể làm giảm chi phí trung bình đơn giản Rất thường xuyên, cải thiện suất không cải thiện kinh tế trình lên men mà có tác dụng có lợi chế biến sâu Tỷ lệ sản phẩm-tạp chất tăng lên tăng suất trình lên men, làm cho trình thu hồi hiệu Trong số trình lên men kỹ, để đạt cao suất cao vượt mức định khó khăn hạn chế di truyền vi sinh vật khả chịu nồng độ ngày cao sản phẩm Trong trường hợp vậy, trình lên men nguyên liệu thô thành phần nỗ lực giảm chi phí tổng thể Các giá trị sản phẩm cuối khối lượng sản phẩm sản xuất quan tâm quan trọng khác Đầu tiên, xem xét giá trị sản phẩm cuối liên quan đến chi phí nguyên liệu sử dụng Trong ngành công nghiệp lên men, đóng góp nguyên liệu lên men với chi phí sản xuất chung thay đổi từ 5% (ví dụ, việc sản xuất tác nhân sinh học có giá trị cao interferon sản xuất steroid) đến nhiều 50 % (ví dụ, việc sản xuất mặt hàng ethanol) Các nhà khoa học làm việc loại số sản phẩm có tính linh hoạt lớn nhiều việc lựa chọn nguyên liệu, chi phí sản xuất tổng thể không đáng kể tăng cách đưa vào nguyên liệu tương đối tốn Mục tiêu để giảm tổng chi phí cách tăng suất trình lên men Tuy nhiên, trường hợp này, chi phí gia tăng gia tăng đưa vào nguyên liệu có bù đắp gia tăng suất chất lượng sản phẩm Các sản phẩm hàng hóa nông nghiệp sản phẩm từ ngành công nghiệp sản xuất bia wetmilling ngô nguyên liệu điển hình sử dụng trình lên men cho sản phẩm nhập thấp trung bình có giá trị axit hữu thuốc kháng sinh xác minh tốt Mặt khác, nguyên liệu ngoại nhập chiết xuất nấm men tinh chế yếu tố tăng trưởng kỳ lạ chi phí-hiệu trình lên men sản phẩm có giá trị cao peptide sinh học Tỷ lệ sử dụng nguyên liệu định khối lượng tổng thể nước dùng lên men chế biến phải đưa vào tính toán cho định phát triển trung bình Nếu thành phần sử dụng vài phần triệu, chi phí đơn vị không ảnh hưởng đáng kể chi phí tổng thể trình Nếu khối lượng nước dùng lên men lớn, nhiên, chi phí tổng thể bị ảnh hưởng đáng kể Tính sẵn có nguyên liệu đưa vị trí địa lý định yếu tố Một vật liệu cụ thể nên vận chuyển đường dài, xây dựng trung bình nên thay đổi để vật liệu có sẵn sử dụng vị trí nó? Điều phụ thuộc phần lớn vào nhạy cảm với suất lên men loại vật liệu sử dụng Trong nguyên liệu sẵn có cung cấp cho giảm phần suất, lâu dài chi phí-hiệu để tiêu chuẩn hóa phương tiện với chất liệu phụ thuộc vào vật liệu cung cấp cho suất cao hơn, cung cấp bị gián đoạn Trên quy mô lớn, gián đoạn nguồn cung vấn đề quan trọng Tiếp cận với hai nhà cung cấp thành phần đặc biệt môi trường khuyến khích Khuyến nghị ngăn chặn gián đoạn lớn cần nhà cung cấp không cung cấp thành phần cho trước khỏi kinh doanh Trong trường hợp số nông nghiệp sản phẩm, thời tiết bất lợi làm xáo trộn nguồn cung Sản phẩm nông nghiệp nhạy cảm với biến động giá Một gia tăng nhanh chóng chi phí thành phần có nghĩa loại bỏ từ trình lên men thay với người khác Một ví dụ gần biến động gia tăng nhanh chóng việc sử dụng nhiên liệu sinh học, làm rối loạn nguồn cung giá mặt hàng nông nghiệp Đó tập hữu ích để xếp hạng chất mức giá / kg carbon giá / kg sở nitơ để so sánh Bằng cách giá quan trọng, nơi mà chất thay trở nên hiệu hơn, xác định giá thị trường theo dõi Một thủ tục xác nhận thành phần đảm bảo thành phần nhanh chóng đưa thử nghiệm sử dụng cuối để khẳng định hiệu suất độ bền chúng Các yếu tố khác cần xem xét liệu chất lượng vật liệu bị ảnh hưởng xấu đến trình vận chuyển đường dài / kéo dài lưu trữ Nguyên liệu men dán ngô rượu dốc không đủ ổn định để bảo quản lâu dài Mặt khác, nguyên liệu có độ ẩm thấp bột hạt bông, bột đậu nành loại men phun khô hợp lý ổn định thời gian dài lưu trữ 46.4.2 Bản chất nguyên liệu lên men Hầu hết nguyên vật liệu sử dụng ngành công nghiệp lên men không dành cho việc sử dụng Chúng nói chung để cung cấp hàng hóa cho ngành công nghiệp thực phẩm thức ăn chăn nuôi.Vì vậy, bột đậu nành, hạt bông, bột gluten ngô chủ yếu nguồn protein thức ăn gia súc Sản phẩm nấm men khác làm cho thức ăn cho người thức ăn gia súc Dịch ngô khác nhaumức thủy phân thực cho ứng dụng ngành công nghiệp foodprocessing Dịch ngô cấp khác trình thủy phân thực cho ứng dụng ngành công nghiệp foodprocessing Kể từ ngành công nghiệp lên men người dùng loại nguyên liệu, ngành công nghiệp nhiều quyền kiểm soát xử lý chất lượng kết từ điểm nhìn họ sử dụng trình lên men Ngoài ra, sản phẩm nông nghiệp biến mùa sinh trưởng, điều kiện đất đai, điều kiện bảo quản Tóm lại, nguyên liệu biến đổi quy luật ngoại lệ Trong thiết kế trung bình, sau đó, cần thiết để sử dụng nhiều nguồn loại chất dinh dưỡng để giảm trình biến đổi Như vậy, kể hai nguồn nitơ phức tạp việc xây dựng trung bình mong muốn phụ thuộc vào thành phần Nó khuyến cáo số nhiều nguyên liệu kiểm tra trước định xây dựng môi trường cho trước Nếu sản lượng sản phẩm thay đổi mức nhiều đến nhiều biến đổi, tốt để tránh điều nguyên vật liệu xây dựng vừa hoàn toàn Nguyên liệu phức tạp thô có nhiều khả để triển lãm Tại thời điểm này, cần lưu ý nước sử dụng để chuẩn bị trung bình lên men thành phần môi trường Trong nhà máy lên men lớn, nước thường không cất nước khử ion, thể trường hợp phòng thí nghiệm Kết là, ion kim loại định thành phần hữu mà hòa tan nước tạp chất trở thành phần môi trường lên men Những tạp chất nồng độ chúng thay đổi theo mùa Ngoài ra, hồ sơ thành phần vô hữu có sẵn với nước thay đổi nhà máy xử lý nước thải đô thị trải qua rối loạn hoạt động Nhiều nhà máy lên men sử dụng nước có sẵn từ nguồn nước lân cận hồ, sông, giếng sâu với tiền xử lý tối thiểu Những nguồn nước thay đổi theo mùa Chất lượng nước biến quan trọng trình lên men thu nhỏ từ phòng thí nghiệm, nơi khử ion nước cất sử dụng Chất lượng nước yếu tố quan trọng lên men liên quan đến nguyên liệu giống hệt thực khác địa điểm nhà máy khác vật lý Hầu hết nhà máy lên men giám sát chất lượng nước có bề ngoài, biết đến nước thông số chất lượng quan trọng trình lên men 46.5 HƯỚNG DẪN CHUNG CHO PHÁT TRIỂN LÊN MEN VỪA 46.5.1 Giống trung sản phẩm tổng hợp trung bình Nói chung, mục đích nuôi cấy giống để phát triển tế bào nhanh sở tiêu chí định sẵn chẳng hạn mức độ hòa tan oxy, tỷ lệ hấp thu oxy, khối lượng tế bào ly tâm Điều dễ dàng đạt cách cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho tăng trưởng mà không quan tâm đến nhu cầu hình thành sản phẩm Khi phát triển môi trường cho công đoạn sản xuất trình, việc lựa chọn thành phần môi trường tối ưu hóa nồng độ chúng môi trường tham gia nhiều Mục tiêu không để phát triển khối lượng tế bào mà để tổng hợp sản phẩm mức cao Mật độ tế bào đạt được, tốc độ tăng trưởng phát triển tế bào, thời gian lên men, trao đổi chất trì sau yếu tố quan trọng việc tối đa hóa hình thành sản phẩm Tỷ lệ tăng trưởng tế bào thường kiểm soát cách kiểm soát mức độ chất dinh dưỡng có sẵn glucose, acid amin, phosphate hòa tan cách kiểm soát nhiệt độ tăng trưởng Việc chậm tăng trưởng chuyển hóa trì giai đoạn tổng hợp sản phẩm trình lên men thường kiểm soát cách cung cấp chất dinh dưỡng bổ sung từ từ Thức ăn dinh dưỡng kiểm soát thường gồm glucose dầu thực vật Trong số trường hợp, amoniac hay nitơ phức tạp nguồn cung cấp giai đoạn Một cách khác để kiểm soát tăng trưởng chậm giai đoạn trì trình lên men bao gồm môi nguồn carbon (hoặc nitơ) bước sử dụng thể Thông thường, carbohydrate lactose tinh bột sử dụng cho mục đích Các sinh vật khai thác phải sản xuất enzyme cụ thể Bgalactosidase amylase để sử dụng nguồn carbon Các loại dầu khác thường xuyên bổ sung nguồn carbon dần tiêu thụ vi sinh vật biểu hoạt tính lipase Nguyên liệu thô bột kiều mạch đậu tương bột bắp gluten sử dụng để cung cấp chậm chạp giải phóng nitơ Enzyme cellulase protease cần phải thể gây cho sinh vật sử dụng nguồn nitơ thô Ngoài chất dinh dưỡng trì, số trình lên men thứ cấp, chất chuyển hóa có yêu cầu bổ sung hợp chất tiền chất Ví dụ, tiền chất phenylacetic acid uracil thêm vào trình lên men loại thuốc kháng sinh penicillin nikkomycin, tương ứng 46.5.2 Sử dụng phòng thí nghiệm lên men vừa điểm Khởi đầu Sinh vật lên men công nghiệp thường đánh giá cao đột biến sinh vật phát triển phòng thí nghiệm phát triển chủng nhiều năm qua Các điều kiện lên men theo sinh vật lựa chọn phải xem xét công việc phát triển trung bình Nếu chủng lựa chọn với môi trường lên men phòng thí nghiệm dựa vào thức ăn thô nguồn đạm chính, không hoạt động tốt môi trường dựa ngô dung dịch dốc nguồn đạm Điều để nói thành phần môi trường liên quan chặt chẽ bột đậu nành bột đậu phộng không đưa cải thiện suất Mối quan hệ nguồn carbon phòng thí nghiệm nguồn carbon sử dụng trình lên men mô lớn thường đơn giản Bởi kiểm soát pH bên bình lên men lắc không thể, nguồn carbon dễ dàng sử dụng glucose sử dụng trừ môi trường đệm nặng nề Thông thường, nguồn carbon sucrose, lactose, dextrin, tinh bột sử dụng để trì độ pH phạm vi hợp lý Khi trình nhân rộng, carbohydrate phức tạp tương tự ban đầu sử dụng theo chế độ hàng loạt Khi trình phát triển nữa, nhưng, chúng thường thay thức ăn bên nguồn carbon dễ dàng utilizable glucose, kèm với kiểm soát độ pH Tình trạng tương tự xảy liên quan đến nguồn nitơ đơn giản với Mặc dù nitrat axit amin sử dụng môi trường lên men phòng thí nghiệm với mục đích cân độ pH phát hành nitơ chậm, thay trình lên men quy mô lớn với vật liệu sẵn có rẻ amoni sulfat amoniac, có thích hợp chế kiểm soát Hiệu tổng thể việc sử dụng chất dinh dưỡng thay đổi trình lên men thu nhỏ đến fermentors lớn, kích động sục khí điều kiện dội bình lắc Thường thì, yêu cầu dinh dưỡng tăng lên từ bình lắc để fermentors lớn 46.5.3 Những cân nhắc trình lên men vừa Tổng số Một môi trường lên men thường chuẩn bị cách hòa tan đình nhiều nguyên liệu nước Trước môi trường cấy với vi sinh vật mong muốn, nhiệt độ tiệt trùng Việc khử trùng hàng loạt liên quan đến việc làm nóng môi trường đến 120 ° C khoảng thời gian từ 30 phút đến 60 phút Khử trùng liên tục thực cách nhanh chóng đưa lên nhiệt độ 145-155 ° C giữ nhiệt độ 5-10 phút Điều khử trùng nhiệt độ hỗn hợp thành phần nước có ảnh hưởng sâu sắc đến kết môi trường lên men Một số thay đổi hóa học vật lý xảy trình khử trùng Thành phần không hòa tan bột ngũ cốc bữa ăn hòa tan phần Đại phân tử protein tinh bột phần bị xuống cấp để hòa tan dễ dàng metabolizable peptide trọng lượng phân tử thấp oligosaccharides Các thành phần vô môi trường phản ứng với với thành phần hữu để cung cấp cho hợp chất Ví dụ, nhiều ion kim loại phức tạp với phân tử protein để làm thay đổi khả hòa tan protein, hữu hợp chất phospho giải phóng phosphate vào môi trường, phospho hòa tan kết tủa phosphat kim loại không tan, vv Trong số trường hợp, việc khử trùng nhiệt độ tạo hóa chất độc hại từ thành phần môi trường tương đối vô hại Một ví dụ tiếng độc tính phản ứng Maillard đường khử hợp chất amin loại đường amin ức chế tăng trưởng Để ngăn chặn phản ứng này, đường khử glucose khử trùng riêng rẽ với môi trường có chứa axit amin amoniac Hai thành phần môi trường pha trộn sau làm lạnh đến 40 ° C Kể từ thành phần môi trường khác tương tác trình khử trùng, điều quan trọng để kiểm tra tác động thành phần thêm vào loại bỏ vào thành phần hóa học chung môi trường Các sinh vật không cần muối canxi cho phát triển cho hình thành sản phẩm Tuy nhiên, canxi đóng vai trò quan trọng cách tủa phosphate dư thừa từ môi trường dạng photphat canxi không hòa tan cho phép sản phẩm phosphate có quy định để tổng hợp Việc loại bỏ phosphate hòa tan thay đổi khả đệm môi trường Độ pH môi trường trình khử trùng quan trọng phản ứng hóa học xảy môi trường nước bị ảnh hưởng độ pH Độ pH có ảnh hưởng đến tỷ lệ phản ứng thành phần trạng thái cân Vì lý này, nói chung cần thiết để thử nghiệm với độ pH khử trùng để tối ưu hóa hiệu suất môi trường phát triển Mọi người biết cách điều khiển pH khử trùng, tăng giảm hòa tan protein từ môi trường có chứa nguồn protein không hòa tan bột ngũ cốc bữa ăn Tiệt trùng sức nóng sang môi trường có tác động đáng kể hiệu suất môi trường lên men Thật không may, nhiệt độ đầu vào cho phương tiện lên men trình khử trùng thay đổi đáng kể quy mô - lên, tùy thuộc vào hình thức lên men Một cách để theo dõi định lượng đầu vào nhiệt độ quy mô khác việc sử dụng yếu tố del (hoặc Ro) tính (18) Del yếu tố sử dụng để theo dõi thay đổi nhiệt đầu vào lô khử trùng, nên môi trường tránh khỏi nhạy cảm với thiệt hại Một số thành phần môi trường ảnh hưởng gián tiếp, trường hợp không khử trùng nhiệt độ Ví dụ, dường loại dầu trơ defoamers tạo mixen dung môi cho hòa tan thành phần proteinaceous chất béo khác sẵn cho trao đổi chất Một số tác nhân surfaceactive tác dụng chuyển hóa có tác động đáng kể đặc điểm chuyển oxy dung môi lên men cách thay đổi sức căng bề mặt giao diện không khí lỏng Nhiều môi trường lên men có chứa protein phức tạp có xu hướng tạo bọt nhiều trình khử trùng, bổ sung thêm defoamer cần thiết trình lên men tự không cần hóa chất kiểm soát bọt Trong vài trường hợp hiếm, thứ tự bổ sung thêm thành phần khác môi trường chuẩn bị, nhiệt độ mà môi trường presterilized chuẩn bị, độ dài thời gian môi trường tổ chức trước khử trùng làm ảnh hưởng đến hiệu suất trình lên men Kích thước hạt có tác động đáng kể hiệu suất môi trường lên men Hạt lớn có diện tích bề mặt nhỏ đơn vị thể tích so với hạt nhỏ, điều có nghĩa hòa tan bị xuống cấp với tốc độ chậm trình lên men, ảnh hưởng đến động lực trình lên men Canxi cacbonat đặc biệt dễ bị ảnh hưởng Hạt lớn đòi hỏi thời gian dài để khử trùng, có nghĩa thiệt hại nhiệt nhiều thành phần khác môi trường Chất rắn can thiệp vào phổ biến DCW khối lượng tế bào thí nghiệm, lợi môi trường tổng hợp khả thực có ý nghĩa DCW thử nghiệm khối lượng tế bào Ưu đãi quản lý đóng phần thiết kế môi trường lên men Một số công ty muốn tránh sử dụng tất sản phẩm nguồn gốc động vật ô nhiễm tiềm protein tự tái tạo gọi prion Bằng chứng mạnh mẽ hỗ cho prion 'phải chịu trách nhiệm gây bò spongiform encephalopathy, bệnh não xốp lây truyền, gia súc Các công ty khác chấp nhận việc sử dụng sản phẩm từ sữa, ví dụ, casein thủy phân, sản phẩm có nguồn gốc từ cá, ví dụ, bột cá Khi thiết kế môi trường lên men, giá trị làm cân khối lượng nguyên tố, không để thấy thành phần đầy đủ có mặt để đạt mong muốn suất mà để kiểm tra môi trường cho liều Quá cao nồng độ số khoáng chất gây độc Đồng ví dụ loại khoáng chất mà dễ dàng để thêm nhiều Lượng xác cho loại vi khuẩn chịu chủng xác định Sự ăn mòn thiết bị vô tình thêm khoáng chất tới mức độc hại Vì lý này, ống đồng tiếp xúc với trung bình thể tránh Ăn mòn xuất vấn đề trường hợp đặc biệt phát triển vi sinh vật biển Một số vi sinh vật biển cần mức độ cao natri clorua môi trường lên men, cung cấp thách thức đáng kể ăn mòn cho thiết bị thép không gỉ Thường bị bỏ quên thiết kế lên men môi trường thực tế oxy yêu cầu trao đổi chất carbon dioxide hòa tan trung trở nên ức chế Trong phát triển môi trường cấp phòng thí nghiệm, kết chuyển oxy thành phần môi Một bẫy phát triển môi trường quy mô nhỏ xuất tăng trưởng tường Điều làm hiệu lực kết quả, hình thành sản phẩm (hoặc thiếu) tăng trưởng tường đại diện xảy lên men quy mô lớn (trong tăng trưởng tường, có mặt tất cả, có phần nhỏ tổng số lên men khối lượng) tăng trưởng tường quy mô nhỏ giảm đáng kể cách thêm lượng nhỏ đại lý phân tán tăng trưởng cho vi sinh vật dạng sợi, chẳng hạn axit polyacrylic Junlon (7) Bởi môi trường lên men sau khử trùng (và sau thay đổi hóa học vật lý diễn ra) môi trường thực, sinh vật thú vị khác cần phát triển, điều quan trọng để mô tả phương tiện khử trùng Một số số chung nitơ hòa tan, làm giảm lượng đường tương đương, phosphate hòa tan thường sử dụng để mô tả môi trường lên men khử trùng Tuy nhiên, số cung cấp biện pháp tổng tính chất môi trường Chỉ hiểu biết hóa chất tượng vật lý xảy môi trình phối liệu, khử trùng, trình lên men tự ta thực kiểm soát phát triển môi trường lên men Cuối cùng, điều quan trọng yêu cầu, nỗ lực thiết kế môi trường đủ? Thông thường số hình thức thiết kế môi trường tiếp tục suốt đời sản phẩm giới thiệu chủng từ chương trình cải tiến chủng, cần thiết phải cải thiện suất nữa, thay thành phần cho số lý Lúc để dừng lại nguồn lực chạy thay đổi dường để cải thiện phương tiện tốt Điều quan trọng không để overinvest thiết kế môi trường, công cụ hữu ích việc đánh giá để âm mưu số môi trường thử nghiệm so với hiệu suất tối đa Điển hình đường cong chẳng hạn sau hành vi tiệm cận nhanh (đặc biệt thiết kế thí nghiệm thống kê sử dụng), mà thị điểm lại thu hẹp đạt (11) Lên men thiết kế môi trường nghệ thuật khoa học hợp lý, làm cho trở thành thách thức Tài liệu tham khảo Atkinson, K., and F Mavituna 1991 Biochemical En-gineering and Biotechnology Handbook, 2nd ed Stockton Press, New York, NY 2 Becton, Dickinson and Company Difco & BBL Manual:Manual of Microbiological Culture Media Becton, Dickin- son and Company, Franklin Lakes, NJ Cargill, Inc Soy Protein Products in Fermentation Cargill,Inc., Cedar Rapids, IA Corbett, K 1985 Design, preparation and sterilization of fermentation media, p 127–139 In A T Bull and H.Dalton (ed.), Comprehensive Biotechnology, vol The Prin-ciples of Biotechnology: Scientific Fundamentals Pergamon Press, Inc., New York, NY Corry, J E L., G D W Curtis, and R M Baird 2003.Handbook of Culture Media for Food Microbiology, 2nd ed.(Progress in Industrial Microbiology Series) Elsevier, Am- sterdam, The Netherlands Goihl, J H., and R R McEllhiney 1994 Feed Industry Red Book Comm Marketing, Inc., Eden Prairie, MN Hobbs, G., C M Frazer, D C J Gardner, J A Cullum, and S G Oliver 1998 Dispersed growth of Streptomyces in liquid culture Appl Microbiol Biotechnol 31:272–277 Junker, B., J Zhang, Z Mann, J Reddy, and R.Greasham 2001 Scale-up studies on a defined medium process for pilot plant production of illicicolin by Gliocla-dium roseum Biotechnol Prog 17:278–286 Kennedy, M J., and D Krouse 1999 Strategies for improving fermentation medium performance: a review J.Ind Microbiol Biotechnol 23:456–475 10 Kennedy, M J., and S L Reader 1991 Industrial fermentation substrates available in New Zealand and a strategy for industrial fermentation medium formulation Aust Biotechnol 1:116–120 11 Kennedy, M J., S L Reader, and R J Davies 1994 The kinetics of developing fermentation media Proc.Biochem 29:529–534 12 Miller, T L., and B W Churchill 1986 Substrates for large scale fermentations, p 122–136 In A L Demain and N A Solomon (ed.), Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology American Society for Microbiology, Wash-ington, DC 13 Minoda, Y 1986 Raw materials for amino acid fermentation—culture medium C—source development Prog Ind.Microbiol 24:51–66 14 Oxoid Ltd 1982 The Oxoid Manual of Culture Media, In-gredients and Other Laboratory Services, 5th ed Oxoid Ltd.,London, United Kingdom 15 Solomons, G 1969 Materials and Methods in Fermentation.Academic Press, New York, NY 16 Vardar-Sukan, F 1988 Efficiency of natural oils as antifoaming agents in bioprocesses J Chem Technol Biotech-nol 43:39–47 17 Verduyn, C 1991 Physiology of yeast in relation to bio-mass yields Antonie Van Leeuwenhoek 60:325–353 18 Wang, D I C., C L Cooney, A L Demain, P Dunnill, A E Humphrey, and M D Lilly 1979 Fermentation and Enzyme Technology John Wiley & Sons, New York, NY 19 Yang, X M., L Xu, and L Eppstein 1992 Production of recombinant human interferon-alpha by Escherichia coli using a computer-controlled cultivation process J.Biotechnol 23:291–301 20 Zabriskie, D W., W B Armiger, D H Phillips, and P A Albano 1999 Traders’ Guide to Fermentation MediaFormulation Traders’ Protein, Memphis, TN 21 Zhang, J., and R Greasham 1999 Chemically defined media for commercial fermentations Appl Microbiol Bio-technol 51:407–421 ... máy bia Ngành công nghiệp sản xuất bia nguồn quan trọng trình lên men nguyên liệu thô Các sản phẩm chủ yếu nấm men lại sau lên men bia Sự phù hợp nấm men cho trình lên men phụ thuộc vào phương... thực cho ứng dụng ngành công nghiệp foodprocessing Dịch ngô cấp khác trình thủy phân thực cho ứng dụng ngành công nghiệp foodprocessing Kể từ ngành công nghiệp lên men người dùng loại nguyên liệu, ... bột đậu nành loại men phun khô hợp lý ổn định thời gian dài lưu trữ 46.4.2 Bản chất nguyên liệu lên men Hầu hết nguyên vật liệu sử dụng ngành công nghiệp lên men không dành cho việc sử dụng Chúng