Микробная ферментация — это процесс, при котором микроорганизмы в подходящих условиях преобразуют сырье в продукты, необходимые человеку, посредством специфических метаболических путей. Уровень продуктивности микробной ферментации в основном зависит от генетических характеристик штамма и условий культивирования. Как правило, условия, влияющие на выход микроорганизмов, включают: источник углерода, pH и время культивирования, температуру ферментации, а также скорость и амплитуду вращения шейкера. Среди них такие факторы, как источник углерода и значение pH, определяются культуральной средой, в то время как температура ферментации, скорость и амплитуда вращения шейкера достигаются с помощью «шейкера для обесцвечивания». Температура в шейкере для обесцвечивания оказывает многогранное влияние на ферментацию:
1. Температура оказывает существенное влияние на количество спор и жизнеспособных клеток, образующихся в процессе ферментации. Общая температура выживания микроорганизмов составляет от 20 до 35℃; чрезмерно высокие или низкие температуры приводят к инактивации или даже гибели микроорганизмов. С точки зрения кинетики ферментативных реакций, более высокие температуры увеличивают скорость реакции, ускоряют рост и метаболизм, а также способствуют образованию продукта. Однако более высокие температуры также приводят к более быстрой инактивации ферментов и преждевременному старению клеток, влияя на образование продукта.
2. Температуры, необходимые для роста и накопления метаболитов, различаются для одного и того же типа бактерий. Например, подходящая температура для бактерий, продуцирующих пенициллин, составляет 30℃, тогда как оптимальная температура для производства пенициллина — 25℃. Это требует корректировки температуры в зависимости от желаемого продукта и установки различных температур на разных этапах производства.
3. Температура также влияет на состав и характеристики ферментов. Например, ферменты, полученные при 55℃, сохраняют 88–99% своей активности после выдерживания при 90℃ в течение 60 минут; ферменты, полученные при 35℃ в тех же условиях, сохраняют лишь 6–10% своей активности.
4. Различные температуры также по-разному влияют на метаболиты, продуцируемые бактериями. Например, при использовании *Streptomyces chlortetracycline* NRLRB-1287 для ферментации тетрациклина, установка температуры ферментации ниже 30℃ приводит к увеличению синтеза хлортетрациклина. Повышение температуры ферментации стимулирует синтез тетрациклина. При 35℃ *Streptomyces chlortetracycline* производит только тетрациклин, практически прекращая синтез хлортетрациклина.
5. Температура также влияет на физические свойства ферментационной среды, такие как ее вязкость, растворимость и скорость переноса субстрата и кислорода, а также скорость разложения и поглощения некоторых субстратов. Температура ферментации влияет на кинетику ферментации и биосинтез продуктов, воздействуя на эти условия.
Поэтому поддержание соответствующей температуры во время ферментации имеет решающее значение для бесперебойного роста клеток и синтеза метаболитов. Точный контроль температуры становится одним из важных параметров при выборе шейкера для обесцвечивания.