發(fā)酵首先被識(shí)別并用于大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)。 發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥，輕工，食品，農(nóng)業(yè)，環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使該技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。

為了提高發(fā)酵生產(chǎn)水平，首先要考慮菌種的選育或基因工程的建設(shè)。 事實(shí)上，優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程，包括生物反應(yīng)器中的工程問(wèn)題，也是很重要的。

發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化是發(fā)酵過(guò)程中***基本的要求，也是掌握***重要、***困難的技術(shù)指標(biāo)。 根據(jù)不同發(fā)酵情況，對(duì)溫度、pH值、溶解氧、攪拌速度、氨離子、金屬離子、養(yǎng)分濃度等進(jìn)行了優(yōu)化控制。同時(shí)，微生物可能對(duì)不同生長(zhǎng)階段的環(huán)境條件和不同時(shí)期的代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生有不同的要求。 因此，在生物反應(yīng)器中應(yīng)不斷改變溫度、pH值、溶解氧、攪拌速度等，為提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率提供***的環(huán)境條件。唐山發(fā)酵設(shè)備。

在發(fā)酵放大實(shí)驗(yàn)中，我們通常非常注意尋找***的培養(yǎng)基配方和溫度、pH值、溶解氧等***參數(shù)，但往往忽略了細(xì)胞代謝流的變化。 例如：在溶解氧濃度的測(cè)量和控制中，關(guān)注的是***氧濃度或其臨界值，而不關(guān)注細(xì)胞代謝過(guò)程中的攝氧量；在用氨水調(diào)節(jié)pH值時(shí)，關(guān)注的是***值，但不關(guān)注添加氨水時(shí)的動(dòng)態(tài)變化及其與發(fā)酵過(guò)程其他參數(shù)的關(guān)系，這對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝很重要。生物機(jī)械設(shè)備。

超聲波的作用機(jī)理分為熱作用，空化作用和機(jī)械傳質(zhì)作用。 熱作用是超聲波的能量被介質(zhì)吸收，介質(zhì)溫度升高的現(xiàn)象。 可用于酶的滅菌或滅活。 空化是當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，液體中分子的平均距離隨分子的振動(dòng)而變化?？栈栈┦钱?dāng)它超過(guò)維持液體作用的臨界分子間距時(shí)形成的。液泡能產(chǎn)生瞬間的高溫高壓，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波或射線流，足以改變細(xì)胞壁膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)交換。發(fā)酵罐的機(jī)械傳質(zhì)作用是當(dāng)超聲波在培養(yǎng)基中傳播時(shí)，培養(yǎng)基顆粒進(jìn)入振動(dòng)狀態(tài)，加速發(fā)酵液的傳質(zhì)，超聲波可廣泛應(yīng)用于生物發(fā)酵工程中。 超聲不同頻率和強(qiáng)度對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響不同，應(yīng)根據(jù)具體的發(fā)酵過(guò)程和條件選擇。 增加前體的合成，增加目標(biāo)產(chǎn)物前體的合成或直接添加目標(biāo)產(chǎn)物的前體，有利于目標(biāo)產(chǎn)物的積累。 例如，在氨基酸的發(fā)酵中，前體通常被添加到微生物的培養(yǎng)中以產(chǎn)生氨基酸；在花生四烯酸的發(fā)酵中，可以通過(guò)增加前體或增強(qiáng)葡萄糖代謝來(lái)改善花生四烯酸的生產(chǎn)。 在此基礎(chǔ)上，華東理工大學(xué)張思亮提出了“以細(xì)胞代謝流分析和控制為核心的發(fā)酵工程”的觀點(diǎn)”。 他認(rèn)為，必須高度重視細(xì)胞代謝流分布變化的現(xiàn)象，研究細(xì)胞代謝物質(zhì)流與生物反應(yīng)器物質(zhì)流變化的相關(guān)性，高度重視細(xì)胞生長(zhǎng)變化，從生長(zhǎng)變化中盡可能多地進(jìn)行實(shí)用價(jià)值分析，進(jìn)一步建立細(xì)胞生長(zhǎng)變量與生物反應(yīng)器和環(huán)境變量的操作變量之間的關(guān)系，以有效控制細(xì)胞代謝流，優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程。 采用fed分批發(fā)酵技術(shù)，可有效降低發(fā)酵過(guò)程中因培養(yǎng)基粘度增加，降解產(chǎn)物抑制和底物反饋抑制而產(chǎn)生的傳質(zhì)效率，控制代謝方向，延長(zhǎng)產(chǎn)物合成周期，增加代謝產(chǎn)物積累。所需營(yíng)養(yǎng)限度的補(bǔ)充經(jīng)常被用來(lái)控制缺乏營(yíng)養(yǎng)的突變菌株，以***限度地積累代謝物。 在氨基酸發(fā)酵中，這種飼料分批技術(shù)是實(shí)現(xiàn)精確代謝調(diào)節(jié)的***常用方法。 超聲的應(yīng)用具有較強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)。 可應(yīng)用于發(fā)酵過(guò)程的三個(gè)階段：上游，中游和下游。 其在發(fā)酵技術(shù)中的應(yīng)用可以增加細(xì)胞膜的通透性和選擇性，促進(jìn)酶的變性或分泌，增強(qiáng)細(xì)胞代謝過(guò)程，從而縮短發(fā)酵時(shí)間，改善生物反應(yīng)條件，提高生物制品的質(zhì)量和產(chǎn)量。去除代謝末端產(chǎn)物，改變細(xì)胞膜的通透性，快速、連續(xù)地排出屬于反饋控制因子的末端產(chǎn)物，以防止末端產(chǎn)物積累到可引起反饋調(diào)節(jié)的濃度。 有許多方法可以?xún)?yōu)化發(fā)酵過(guò)程，這些方法不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)的。 在一種發(fā)酵中，往往是多種優(yōu)化方法的結(jié)合。 目的是控制發(fā)酵，根據(jù)我們自己的設(shè)計(jì)生產(chǎn)更多更好的產(chǎn)品。