基本介紹
- 中文名：發酵終點
- 外文名：Fermentation end
- 意義：提高生產能力和經濟效益
- 判斷標準：綜合經濟和產品質量等因素
- 原因：發酵末期菌體的分泌能力下降
- 指標：生產率、得率和發酵係數
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定義
不同類型的發酵，要求達到的目標不同，因而對發酵液終點的判斷標準有所不同。一般對原材料成本占整個生產成本主要部分的發酵品種，主要追求提高生產率、得率和發酵係數。如下游提取精製成本占主要部分，以及產品價格比較貴，除了要求高的產率和發酵係數外，還要求高的產物濃度。抗生素髮酵中判斷放罐的主要指標有抗生素單位、過濾速度、胺基酸、菌絲形態、pH、發酵液的外觀及黏度等。
合理的放罐時間是由實驗來確定的，就是根據不同的發酵時間所得到產物產量計算出的發酵罐的生產能力和產品成本，採用生產力高而成本低的時間作為放罐時間。
研究意義
微生物發酵終點的判斷對提高產物的生產能力和經濟效益很重要。生產能力是指單位時間內單位罐體積的產物積累量。生產過程要將追求生產力和產品成本結合起來，既要有高產量，又要降低成本。
無論是初級代謝產物發酵還是次級代謝產物發酵，到了發酵末期，菌體的分泌能力都要下降，產物的生產能力相應地下降或停止。有的菌體衰老而進入自溶狀態，釋放出體內的分解酶會破壞已經形成的產物。因此，需要考慮以下幾個因素來確定合理的放罐時間。
判斷方法
經濟因素
發酵時間需要考慮經濟因素，以最低的綜合成本來獲得最大生產能力的時間即為最適發酵時間。在生產實際中，以發酵周期縮短、設備利用率提高，即使不是最高產量，但在除去消耗和費用支出後的綜合成本最低，為最合理髮酵時間。一般來說，對原材料與發酵成本占整個生產成本的主要部分的發酵品種．主要追求提高產率、得率(轉化率)和發酵係數；如下游提煉成本占主要部分和產品價值高，則除了提高產率和發酵係數外，還要求有較高的產物濃度。因此，考慮放罐時間時，還應考慮下列因素．如體積生產率(每升發酵液，每小時形成的產物量(g)表示和總生產率(放罐時發酵單位除以總發酵生產時間)。這裡，總發酵生產時間包括發酵周期和輔助操作時間．因此要提高總的生產率，就要縮短發酵周期。就是要在產物合成速率較低時放罐，延長發酵雖然略能提高產物濃度，但生產率下降，成本提高。
產品質量因素
發酵時間長短對後續工藝和產品質量的影響很大。若發酵時間太短，放罐時間過早，就會殘留過多的未代謝的營養物質(如糖、脂肪、可溶性蛋白質等)在發酵液中。這些物質會增加分離純化工段的負擔，造成原料浪費，另外，它還會產生乳化作用．干擾樹脂的交換；如果發酵時間太長，放罐時間太晚．菌體會自溶，釋放出菌體蛋白或體內的水解酶，從而會顯著改變發酵液的性質，增加過濾工序的難度，甚至使一些不穩定的活性產物濃度下跌，擾亂提取工段的作業計畫。所有這些都可能導致產物的質量下降及產物中雜質含量的增加．需要考慮發酵周期長短對下游工序的影響。
其他因素
在個別發酵情況下，還要考慮特殊因素。例如，對老品種的發酵，已掌握了它們的放罐時間，在正常情況下，可根據作業計畫按時放罐。但在異常情況下，如染菌、代謝異常時，就是應根據不同情況進行適當處理。為了能夠得到儘量多的產物，應該及時採取措施(如改變溫度或補充營養等)．並適當提前或者推遲放罐時間。
合理的放罐時間是由實驗確定的，應根據不同發酵時間所得到的產物量計算出發酵罐的生產能力和產品成本，採用生產力高而成本低的時間作為放罐時間。
臨近放罐時加糖、補料或消泡劑要慎重。因殘留物對提煉有影響．補料可根據糖耗速率計算到放罐時允許的殘留量來控制。對抗生素髮酵，在放罐前約1 6 h便應停止加糖或消泡劑。判斷放罐的指標主要有產物濃度、過濾速度、菌絲形態、氨基氮、pH值、溶氧濃度、發酵液的黏度和外觀等。一般情況下，菌絲自溶前總有些跡象，如氨基氮、溶解濃度和PH值開始上升、菌絲碎片增多、黏度增加、過濾速率下降，最後一項對染菌罐尤為重要。老品種抗生素髮酵放罐時間一般都按作業計畫進行。但在發酵異常情況下，放罐時間就需當機立斷．以免倒罐。新品種發酵更需探索合理的放罐時間。絕大多數抗生素髮酵掌握在菌絲自溶前，極少數品種在菌絲部分自溶後放罐，以便胞內抗生素釋放出來。總之．發酵終點的判斷需綜合多方面的因素統籌考慮。
