发酵大会倒计时3天！
01
培养基（营养条件）
培养基关系营养的获取，对微生物的生长、繁殖、酶活性与产量均有直接影响。培养基可分为C/N基础生长营养，无机盐渗透压控制，微量元素维系组成，以及pH酶活性调节系统。
A.种子罐最后一级培养基当与生产罐一致，此时前罐已建立发酵所需酶系，新环境条件下不需要重新构建
B.种子罐培养基应当增加氮源比例，且无机氮的增量比例要大一些
C.菌种进级之后由于设备差异（罐型、搅拌形式、转速等），培养基配比需要重新根据实验调整
02
种龄、接种量
种龄要求为在对数生长期移种具有重要的意义
相反，如果接种量过小，细胞内的代谢物含量不足，细胞需要花费更多的时间来合成所需的物质，从而延长了迟滞期。以酵母发酵生产酒精为例，当接种量不足时，发酵初期的酒精生成速度会明显减慢，导致整个发酵周期延长，降低了生产效率。
03
温度
前期看温度，后期看溶氧
任何微生物都有其最适生长温度和生产温度，如下：
在生物学领域内，温度作为微生物生长的关键环境因素之一，对微生物的生长速度和代谢活动具有显著影响。根据普遍规律，每升高10℃，微生物的生长速度通常会有一倍的提升，这主要是因为温度能够直接影响细胞内的代谢酶系。
酶是生物体内催化化学反应的蛋白质，而微生物的生长和代谢过程几乎都是由酶催化的。酶的反应速率受温度的影响很大，存在一个最适温度范围，在此范围内，酶的活性最高，微生物的生长和代谢速度也最快。当温度低于最适温度时，酶的活性降低，微生物的生长速度减慢；而当温度高于最适温度时，酶可能因变性而失去活性，导致微生物生长受阻甚至死亡。
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04
pH影响
4.1
pH值对酶活性的影响
酶活性调节：酶是微生物体内催化生化反应的关键蛋白质，其活性受pH值影响显著。每种酶都有其最适pH范围，在此范围内酶活性最高。当pH值偏离最适范围时，酶活性会逐渐降低，甚至完全失活。这会导致微生物的代谢过程受阻，影响营养物质的吸收和利用，从而降低种子质量。
4.2
pH值对细胞膜的影响
细胞膜通透性：pH值能够影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的通透性。细胞膜是微生物与外界环境交换物质的主要通道，其通透性的改变会直接影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄。
4.3
pH值对营养物质吸收的影响
影响营养物质的解离：培养基中的营养物质（如氨基酸、矿物质等）在不同pH条件下解离程度不同，这会影响微生物对这些营养物质的吸收和利用效率。
非最适pH值会导致微生物生长速度减慢甚至停滞不前，这会影响种子的生物量积累和品质提升；长期在不适宜的pH条件下培养微生物可能会导致其遗传特性的改变（如基因突变、基因重组等），进而影响种子的遗传稳定性和后续发酵生产的稳定性；适宜的pH值能够提高微生物的抗逆性（如抗氧化、抗渗透压等），使其更好地适应复杂多变的生产环境并维持稳定的生长和代谢状态。
阴离子（醋酸根，磷酸根）被吸收或氮源被利用后产NH3，使pH升；
阳离子（NH4+,K+）被吸收或有机酸积累使pH降； 高C培养基pH往低pH移动； 高N培养基pH往高pH移动。 调节pH三种方式：a酸碱溶液；b缓冲液；c生理缓冲剂（生理酸性或生理碱性盐）
05
通气搅拌
通气量、罐压、搅拌共同决定了当前的溶氧状态，只有当溶解氧大于当前的BOD时，该批种子才能正常生长，移种之后菌体进入对数生长期，分裂繁殖速率指数增长，当此时一般交替调节通气量和搅拌功率，以使DO达到菌体所需标准，一旦无法满足菌体可适当降温，降低菌体耗氧速率，此时菌体分裂生长效率降低但不至于缺氧畸形或自溶。
5.1
通气量与搅拌的协同作用
通气量通过向发酵罐内注入新鲜空气，直接增加溶解氧的来源。同时，搅拌则通过促进培养液中的气体、液体和固体颗粒的混合，提高溶解氧在培养液中的分布均匀性和传质效率。通气量与搅拌功率的交替调节，可以实现对溶氧水平的精细控制。例如，在菌体生长旺盛期，增加通气量和搅拌功率可以提高溶氧水平，满足菌体对氧气的需求；而在溶氧过剩或不足时，则可以通过调整通气量和搅拌功率来保持溶氧的稳定。
5.2
溶氧与BOD的关系
生物需氧量（BOD）是衡量水中有机物污染程度的一个指标，它反映了微生物在分解这些有机物时所需的氧气量。在发酵过程中，只有当溶解氧（DO）大于当前的生物需氧量（BOD）时，微生物才能正常生长。如果DO低于BOD，微生物将因缺氧而受到抑制，导致生长速度下降、代谢产物积累减少甚至细胞自溶。
06
种子罐级数确定
级数越少，越不易染菌，级数由菌种性质确定，如生长速率，对数期菌体浓度，孢子的发育水平等，在不断的优化调试之后，应当尽可能减少扩培种子罐级数，但需以不影响或较少影响生产罐迟滞期的增加及对数生长期生长速率为前提。
在发酵工业中，种子罐的级数是一个关键的工艺参数，它直接影响到微生物的染菌风险、生长效率以及整个发酵过程的稳定性和成本。级数的确定通常基于菌种的特性，如生长速率、对数期菌体浓度、孢子的发育水平等，这些因素共同决定了微生物在不同生长阶段的需求和适应性。扩培级数减少的优势有哪些？
6.1
降低染菌风险
级数越少，意味着微生物在扩培过程中经历的操作步骤和环境变化就越少，从而降低了染菌的风险。染菌是发酵工业中常见的问题，它会导致发酵失败、产品质量下降甚至生产中断，因此减少级数对于提高发酵过程的稳定性和可靠性具有重要意义。
6.2
提高生长效率
在适宜的条件下，微生物的生长速率是恒定的，但每经过一次转种和扩培，都会有一定的生长损失和适应期。因此，减少级数可以缩短微生物从接种到达到对数生长期的时间，提高生长效率。
6.3
降低成本
级数减少意味着所需的设备、人力和物料等资源也相应减少，这有助于降低生产成本。
6.4
注意事项
在减少级数的过程中，必须确保不会显著影响生产罐的迟滞期增加和对数生长期的生长速率。这是因为迟滞期是微生物适应新环境、调整代谢状态的关键时期，如果迟滞期过长，会导致整个发酵周期的延长和产量的降低。同时，对数生长期的生长速率直接决定了微生物的繁殖速度和最终生物量，如果生长速率下降，同样会影响发酵效果和产品质量。
07
种子阶段染菌控制
染菌是指培养过程中非目标微生物的污染。这可能导致培养失败或产品质量下降。因此，必须采取严格的无菌操作措施，如使用无菌设备、培养基和接种物，定期消毒和灭菌等。
7.1
染菌会直接导致种子的质量下降
种子的活力表现在分裂能力、活菌总数和启动耗时。正常的种子应该是纯净、单一的微生物种群，但染菌后会混入其他杂菌，改变种子的微生物组成和比例。这会影响种子的生长特性和代谢活性，例如杂菌可能会竞争营养物质，干扰目标微生物的正常生长和代谢，导致种子活力不足，增加扩培耗时等
7.2
染菌会影响发酵的产量和质量
由于种子中存在杂菌，强行接种或忽略染菌风险进行操作，进罐之后，这些杂菌可能会产生与目标产物不同的物质，导致发酵产物的产量和纯度的下降。比如在生产抗生素时，染菌可能导致抗生素的效价降低，甚至无法达到药用标准。
7.3
SOP失效，工艺临时调整
接种含有杂菌的种子液后，可能改变生产罐发酵液的理化性质，如 pH 值、溶氧等，从而破坏适宜的发酵环境，影响微生物的正常生长和代谢调控，导致发酵进程失序，无法按照既定SOP操作，需要工艺人员临时介入指导操作。
7.4
染菌会增加生产成本
一旦发现染菌，往往需要采取一系列措施来处理，如停止发酵、清理设备、重新制备种子等，需要投入大量人力和物力，增加时间成本。
活化期的染菌可以通过增加平行操作，挑选优质菌株摇瓶规避，即使染菌也是增加时间成本，不会导致大量物料成本和设备维护等损失；扩培阶段的染菌损失比活化阶段大，不过在染菌发生后依然是终止发酵最为明智。
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