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氮源合理搭配 实现持续增效

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发表于 2014-4-24 11:21:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
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全球生物产业的销售额约每5 年翻一番,增长率高达25%-30%,是世界经济增长率的10 倍左右。自2000 年以来,我国生物产业进入快速发展阶段,当前总规模已超过10000 亿元。2012 年全球金融风暴后,生物产业的竞争与市场变化加剧,如何提高生物产业的生产效率,继续保持生物产业高速发展的势头始终是产业内最关心的议题。

发酵产业2012年的产值接近2700亿,是生物产业的重要组成部分。受制于宏观经济形势和生产要素成本不断增长,从2012年开始,生物发酵产业结束了10 多年的高速发展期。2012 年发酵行业产品产量增长8%,增幅出现较大的回落。因此,发酵行业面临转型升级,寻求推动行业发展的途径。

有机氮源在发酵工业中广泛使用,对发酵生产来说,起到举足轻重的作用。基于此,中国生物发酵产业协会在2012 年、2013 年连续举办了两届新型有机氮源应用与发展趋势研讨会,结合《生物产业发展规划》,探讨了生物产业发展规划对新型有机氮源的发展要求,介绍了新型有机氮源在相关行业的应用情况。有机氮源本身多元,并且复杂,影响着发酵生产的各个环节,是发酵企业持续关注的焦点。因此,两届研讨会均得到了参会代表的广泛认同。

本次研讨会的重要议题之一是氮源合理搭配和实现持续增效。有机氮源是发酵的一个关键控制点,目前工业上常用的有机氮源有酵母源类、植物源类和动物源类有机氮源。每类氮源根据需求,又衍生出多种氮源。种类虽多样,但主要成分都为蛋白类的物质,包括比例不定的各类氨基酸、短肽、多肽及蛋白质。除此之外,还有核酸类物质、各类生长因子、盐类、糖类等等。

有机氮源搭配研究的重要性

    不同的有机氮源能提供的敏感性营养因子都有所区别,比如氨基酸成分、核苷酸、维生素、微量元素等等。同时有机氮源有相对的速效迟效之分,比如酵母浸出物相对酵母粉,豆粕水解液相对于豆粕,酵母浸出物、玉米浆、豆粕水解液相对于蛋白胨、棉籽粉、花生饼粉等等,通过改变速效和迟效氮源的搭配比例,控制好培养基整体的分子量分布,可以起到调节微生物的生长速度的作用,并和敏感性营养因子一起对目标产物的代谢进行干预。因此,从营养互补以及发酵调控角度出发,加强对有机氮源搭配使用的研究对提高生物发酵效率十分重要。

    有机氮源搭配使用需要考虑的几个方面

我们常常需要多种有机氮源搭配使用,通过不同有机氮源的多元化营养搭配,满足微生物各个生长阶段对关键性营养因子的需求,获得最佳生长曲线,再充分考虑后提取、环保、安全认证等方面的因素,以获得最佳的生产效益。通常认为,有机氮源的搭配使用要考虑以下六个方面

一、营养搭配

每类生产菌种的生长代谢,往往对某些营养有所偏好。而不同有机氮源中,关键性的营养含量也不一样,有高有低。所以,有时需要多种有机氮源搭配使用,通过有机氮源的多元化营养搭配,满足微生物对某些关键性营养因子的需求。微生物对不同营养因子的敏感性又是不同的,需要通过定量检测结合实验与生产确定比例,实现合理的营养搭配。  

二、高低搭配

有机氮源虽然含有能被微生物直接高效利用的丰富营养物质;但即使是同类型的有机氮源,一些关键性的营养物质含量也存在不可避免的波动。因此,有机氮源在实现高效的同时也对发酵生产的稳定性带来了挑战。

高质量的有机氮源的优势是量化、液化、标准化,敏感营养因子的含量一致性高,较好的满足了生物发酵生产稳定性的需求;同时微生物营养成分更为精细和丰富,微生物能快速增殖并实现较高的生物量水平;与波动性较大的廉价有机氮源搭配使用时,提高整个发酵过程的稳定。



三、快慢搭配

微生物代谢的快慢,会影响菌体代谢途径的变化,从而对目标产物的积累产生影响。对有机氮源来说,有相对的速效迟效之分。通过改变速效和迟效氮源的搭配比例,调节菌体的生长速度,从而对目标产物的代谢进行干预。

四、系统性搭配

生物制品的生产是一个体系,包括发酵、提取、环保等多个单元。各个环节紧密联系,丝丝相扣。发酵阶段作为生产的上游,会深刻的影响后续的生产操作。有机氮源可能会影响发酵液的色泽、菌体破碎的难易程度、发酵废液的COD水平等方方面面,从而对发酵下游操作造成影响。因此,有机氮源的搭配需结合下游生产的要求,系统性的选择。

五、阶段性搭配

发酵的生产是分阶段实施的,通常包括多级种子放大和发酵阶段。种子阶段通常要求菌体密度和菌体活性,形成生长优势;发酵阶段要求获得最大化最优质的目标产物,两者目标不同,从而有机氮源的要求不同。通常种子阶段选择偏速效的有机氮源,而发酵阶段需根据目标产物的代谢特点,进行选择。另需要特别说明的是,种子的分阶段放大,每一级种子放大的量,持续的时间不同,从而有机氮源的选择可能有所不同。因此,需要结合阶段性目标,选择有机氮源。

六、安全性选择

    随着消费者对食品药品安全性认识日益提高,各项相关法规随之不断完善,市场本身也对发酵原料的安全性提出了更多更严密的要求,并以各类质量认证措施予以保障。因此在有机氮源的选择上要对转基因、潜在疫病风险、过敏原、风俗禁忌、加工生产助剂多方面予以考察,以符合法规与认证体系的需要。

从微生物营养需求出发合理搭配有机氮源、实现持续增效

传统的微生物培养基设计更多的依靠经验与正交实验,难以解决有机氮源的质量波动对生产稳定产生影响的问题;但在现代精密检测手段和完备实验设备的支持下,发酵培养基设计可以建立在对有机氮源的全面检测分析的基础上,通过对有机氮源氨基酸、蛋白质分子量分布、核苷酸、维生素、微量元素等诸多成分的精确定量检测,从微生物的营养需求角度出发,不断修正初始培养基,更为合理的实现有机氮源的搭配使用;完善的检测手段也有利于在生产过程中实时做出相应的准确调整,持续进行发酵培养基的改良,实现发酵生产的持续增效。

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发表于 2014-4-28 16:45:54 | 显示全部楼层
安琪酵母真的很不错,后期多关注啊!
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发表于 2015-6-15 19:39:26 | 显示全部楼层
观念很前沿呀!

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