喷水器生物工程生物技术专业英语翻译(四)

2021年1月20日发(作者：illume)

第四章

发酵技术

4.1
发酵的本质

发酵技术的起源是大量利用微生物生产食品和饮料，像
奶酪、酸 乳酪、酒精饮料、醋、泡菜、腌菜及
sausages
、
酱油和许多其他
Or iental
fermentation
（
表
4.1
）
。 今天这些
产品的大规模生产过程是过去家庭内部生产活动的放大版
本。与产品形成的发展齐头并 进的是对微生物在除去不喜欢
的废物过程中所扮演的角色的认识，这使得大规模世界范围
服务业 的出现，包括水的净化、污水处理及垃圾处理。发酵
技术新的扩展利用微生物（
1
）过 量生产重要的特殊的代谢
物像甘油、醋酸、乳酸、丙酮、
butyl
alcohol,
butane
diol,
有机酸、氨基酸、维生素、多 糖和黄原胶；
（
2
）生产有用的
次级代谢物（代谢物群体其在生产它们的微生 物的生命中发
挥的作用好像不能很快的被认识到）像青霉素、链霉素、土
孢菌素、头孢菌素、赤 霉素、生物碱、放线菌素；和（
3
）
生产酶作为想要的工业产品像胞外酶淀粉酶、蛋白 酶、果胶
酶或者胞内酶像转化酶、天冬酰胺酶、尿酸氧化酶、限制性
核酸内切酶和
DN A
连结酶。最近，发酵技术开始利用高等
植物和动物细胞进行我们所知道的细胞或组织培养。植 物细
胞培养主要针对生产次级代谢物如生物碱、香水和调味品，
而动物组织培养开始关注的是蛋 白质分子形成如干扰素、单


克隆抗体和许多其它的蛋白质。

大大肯定了发酵产品的未来市场，
由于
limited exception, 通过化学方法不能经济的生产这些产品。而且，经济性也发
生在基因工程有机体而具有独特的和更高 的生产能力。发酵
技术产品的商业市场是无限的但是最终要取决于经济与安
全性方面的考虑。< br>
商业发酵过程是
in
essence
非常相似的
不管选择 的是什么有机体、用的是什么培养基及形成什么产
物。在所有的情况下，大量的具有一致特征的细胞在限 制的
控制的条件下生长。同一个装置经过微小改动就可以用来生
产酶、抗生素、有机化学试剂或 者单细胞蛋白。发酵过程最
简单的形式就是仅仅是
with a nutrient brot h
微生物的混合，
并使组分发生反应。更为先进和复杂的大规模生产过程需要
对整体环 境的控制从而使发酵过程能够有效地进行，更为重
要的是，能够准确地进行重复，用相同量的原料、broth
和
cell inoculum
生产出相同量的产物。
所有的生物工程过程都是在一个容器或者生物反应器中
进行的。在过去的三十年里，大部分共同的生 物反应器的物
理形式没有发生多大的改动。然而，近来，设计出了许多新
型的生物反应器，它们 将越来越积极的参与到生物工程中。
生物反应器的主要功能是减少一个产品或这服务的生产成
本 ，而位于设计和功能不断改进后面的驱动力是提高产品形
成速度和产品或者服务质量的需求。研究开始考 虑更好的


aseptic
设计和操作、更好的过程控制包括计算机的使 用及
怎样去更好的理解一个系统尤其是热量和质量转移系统的
速度控制步骤。

在生物工程中，
处理过程可认为是成本转化
（
conversion
cost intensive
）或者成本回收（
recovery cost intensive
）
。
对于
conversion cost inten sive
，体积生产力
Qp
是重要的，
而对于
recovery
cost
intensive
，产品的浓度
P
是减少成本
的主要标准。表
4.2
列出了生物化工工业利用生物反应器生
产出的各种不同的产品， 而表
4.3
分辨了生物工程中所采用
的各种培养方法。

用于生物工 程的生物反应器有三种主要的操作方式和两
种形式的生物催化。生物反应器可在分批式、半连续（分批< br>给料
fed-batch
）
或者连续基础上进行操作。
反应可以在稳定
的或者搅动的（
agitated
）培养液中，在有氧或者无氧、水
溶液或者 低湿度（固体底物发酵）条件下进行。
Biocatalyst
可以是处于生长状态或者不处于 生长状态的细胞或者是分
离的酶用作可溶的或固定的
catalyst
。总体上，生物 反应器
中发生的反应是在温和的
pH
（近中性）和温度（
20-65
℃）
条件下进行的。在大部分生物反应器里，反应过程是在水相
中进行的，产品
str eams
就相对被稀释了。

对生物反应器过程的优化包括减少原料（例如，养分、< br>前体、酸
/
碱、空气）和能量（能量消耗以平均每年
16%
的


速度上涨）的使用，在回收前提高
broth
中产物的纯度和质
量 。过程优化是通过控制过程的物理和化学参数来实现的。
表
4.4
列出了过程变化的范 围它对于过程的发展是重要的并
且在后面进行讨论。

这章余下的内容将关注在生物反 应器中微生物进行生长
的原理，而且更为关注的用于产品形成的微生物细胞。

不管酶 是以水溶液还是固定化形式发挥作用的，针对于
它所采用的生物反应器与特定类型的固定化微生物细胞系
统一起将在第五章中讲述。

4.2
水溶液系统中微生物培养的原理

有机体的生长可以看作是以质量形式或是以细胞数目
形
式
所
反
映
的
细
胞
物
质
的
增
加
，
而
且
是
高
度
一
致
（
coordinated
）的一系列（
series
） 以酶催化的生物步骤的
结果。

生长的最佳表达取决于必需养分传递到细胞表面（质量
传递）与维持的最佳环境参数如温度和
pH
。

生物反应器中细胞物 质（
X
）或者是生物体的数量由重
量
gravimetrically
（用干重、湿重、
DNA
或者蛋白质）或者
数量
numerically< br>（用细胞数）决定。倍增时间（
t
d
）指生物
体重量倍增所需要的时间 ，而传代时间（
g
）指细胞数倍增
所需要的时间。在平衡生长或者指数生长过程中，当 生长过
程只由细胞固有的
intrinsic
活性所控制的话，如果
g
=
t
d
，则


每一个细胞都可以进行分裂。平均倍增 时间随着细胞大小与
复杂性的增加而增加；随后时间里值的范围可以进行实验获
得：细菌为0.25-1
、酵母为
1.15-2
、霉菌为
2-6.9
以及植 物
细胞为
20-40
。

在理想条件下，微生物合成的潜力是非常巨 大的，对于
某些类型的细菌，倍增时间仅为
15min
。然而，最佳生长条
件 不适用于任意时间长度，而且实际中，生长过程取决于一
个限制因素，
例如一种关键养分。当这个因素的浓度降到
0
，
那么这个有机体的生长潜力也就下降。
Mon od
（
1942
）的经
典研究得到表述生物反应器中微生物生长关键性质的数 学
方程。最初数学方程描述比生长速率
μ
由
S
的浓度而作用：
（
方程式
1
）

这种情况下，
S
是培养基中一种 底物的浓度，与其它重
要的养分相比，这种底物的浓度是有限的，
μ
max
是 有机体的
最大比生长速率，
而
Ks
代表一个饱和常数。
Ks
为底物浓度，
此时
μ
=
μ
max
/2
。这样，如果 把底物浓度一直保持为一个合适
的值（对于连续培养是重要的）
，就进行指数生长，比生长速率的值在
0
到
μ
max
之间。对生长过程关键养分的鉴定和进
行生长所需要的最佳条件来源于分批式与连续式生物反应
器系统。有机体浓度的增加速率（d
x
/d
t
）就是生长速率，而
比生长速率是有机体浓度的单位 增加速率（
1/
x
）
（
d
x
/d
t
）
。
微生物生长与底物利用之间存在一种简单的关系。在简单的


系统中，
生长速率是底物利用速率的一个恒定的部分，
Y
：
（
方< br>程式
2
）

Y
是生长得率系数
over
生长过程的任何时间段。

知道 了三种生长常数
μ
max
、
Ks
和
Y
的意义，方程式
（
1
）
和（
2
）就给出了一次分批式发酵生长周 期的完整数量描述。

在分批式发酵中，在最佳的温度、
pH
和混合条件下，
把生长所需的
inoculum
与养分一同置于一个容器中。这代
表了一个封 闭的系统除了耗氧有机体，可以连续不断的向生
物反应器供应空气。

在分批式培养中 ，生长速率与比生长速率不是一个常
数，反映了系统养分不断变化的特点。
图
4.1< br>示意了微生物
分批生长的复杂的本质。最开始的滞后期是没有可见的微生
物生长的时期， 但是化学分析表明有许多隐蔽的转向代谢暗
示
着
细
胞
正
在< br>适
应
新
的
环
境
并
且将
要
开
始
生
长
in
due
coure
。
in oculum
的生理条件被认为不仅是滞后期持续时间
的一个主要影响因素而且还影响未来生长 过程和形成产物
的特征，例如抗生素的合成。在
inoculum
生长之后与指数< br>生长发生之前，有一个过渡的加速期。这个时期无法从生理
和数学上很好的理解，因为细胞群有不 同的年龄结构和代谢
过程。在指数生长期，在有过量养分和没有抑制剂存在的条
件下，微生物生 长是无限制的。比生长速率达到最大值，
μ
=
μ
max
。然而，在大 部分分批式培养过程中，指数生长是短暂


的。由于养分被生长细胞群用光，无限制 的生长就被有限生
长所代替，同时，尽管细胞群仍在增加，但是任何特定点的
比生长速率将变得 越来越小，
<
μ
max
。
跟随这个降速期之后的
是稳定期， 在稳定期，由于养分已经耗尽，整体生长将不再
进行。生物体平衡产生，因为

生长速率
=
死亡速率

许多重要
的生物
工程产< br>品是在
生长周
期的这
个时期
optimally
形成的，例如 抗生素。
周期的最后一个时期是死亡
期，此时比生长速率为负值（
μ
<0）
。在到达这个时期之前，
大部分生物工程的分批式过程就已经停止，因为代谢减缓和细胞裂解。

在实际中，分批式培养用作优化有机体或者生物体的生
产，然后进行 特殊的化学转化，如终产物的形成（抗生素、
有机酸）或者物质的降解（垃圾处理）
。在分批式 培养过程
中，许多重要的产物是在生长周期的稳定期
optimally
形成
的。

相对于分批式培养，在连续式培养中，养分的添加和总
培养体积相等组分的去除 是连续进行的。连续培养的方式使
有机体能在稳定的条件下进行生长，即以恒定的速率和恒定
不 变的环境中进行生长。像
pH
以及养分和代谢物浓度这些
因素在分批式培养的生长周期 中必定会发生变化，而在连续
式培养却可以保持恒定。这些参数确实可以独立的控制，使


实验人员获得对于有机体生长每个参数所发挥的作用的真
实信息。

在一个完全混合的连续式培养系统中，无菌培养基以稳
定的流速（
f
）流加到生物反 应器中，同时
culture
broth
从
此开始以同样的速率以保持培 养体积为容器（
v
）常数。通
过有效的混合，流入的培养基被迅速统一的分散到生物反 应
器中。所有搅拌式连续生物反应器系统的特点都可以通过建
立细胞、
底物、
产物等等的平衡方程式以数学形式进行描述，
在方程中给出了由所有过程增加或者减少这个组分的速率< br>而引起的任何组分浓度变化的总体速率。
实际中，
可以是
（
a
）
增大原因是这些组分流入到生物反应器中——等于通过流
体中组分溶液而增大的流入速度，< br>（
b
）降低原因是这些组分
的流出，
（
c
）细胞数增 加原因是有机体生长，
（
d
）底物的减
少原因是底物的利用，
（e
）产物和生物体的增加。

在连续培养中，停留时间不是由流速和容积的绝对值 决
定的，而是由它们的比值，稀释率
D
，
D=f
/
v
，或者每小时整
个体积数的变化。在培养容器中，一个粒子的停留时间等于
1/
D< br>。假设混合完全，生物反应器中的每个细胞在设定的时
间里，有相等的离开或者被洗出的能力。< br>
有机体的增加以简单的方程给出：

增加
=
生长
-
放出

d
x
/d
t
=
μ
x
-
Dx


当
μ
>
D
，
d
x
/ d
t
为正值，细胞浓度升高；当
μ
<
D
，
d
x
/d
t
为负值，细胞洗出；当
μ
=
D
，
d
x
/d
t
=0
，且
x
是常数。在这种
情况下，形成稳定状态，有机体的浓度随时间不发生变化。

稀释率也影响生物反应器中底物的 浓度。在生物反应器
中，
底物进入时的浓度为
s
R
，
被有机 体消耗流出时的浓度为
s
。由另一个平衡方程获得底物浓度变化的
net
速率 ：

增加
=
输入
-
输出
-
消耗

=
输入
-
输出
-
生长
/
生长得率系数
d
x
/d
t
=
DS
R
-
D s
-
μ
x
/
Y

当稀释率超过
μ
max
时，有机体洗出。

当一个连续培养 系统被看作一个生产系统（例如
SCP
）
过程的时候，它的
performa nces
用两个标准来评价：
（
1
）
单位时间产生的细胞数——ouput
速率；和（
2
）单位重量的
底物生成的细胞数——有效生长速 率或产量系数。在稳定状
态下，总的
ouput
等于产物流速和有机体的浓度。为了获 得
最大
ouput
细胞或者生物体，稀释率必须高但是它显然不能
超过
μ
max
。实际上，将高
ouput
与底物的有效利用相连的最
大 生产效率可以通过流出速度或低于最大
ouput
速率以及可
用的最高底物浓度而获得 。这样的最佳条件只与生物体生成
相关。尽管当所想要的产物如乙醇是一个发酵产物的时候，
可 以利用相类似的条件，这个发酵产物的形成与所消耗的底
物的量成比例，但是复杂代谢物如抗生素的生产 所需要的条


件是很不相同的。

半连续培养是培养的一种形式， 它涉及向初始批次中连
续或者系列的添加培养基或者底物，而没有任何缺点。这种
系统产物的产 量有可能（
well
）超过传统的分批培养。这个
方法在工业中被广泛使用，例如，在 面包酵母的生产中。

实际中，分批、半连续以及连续培养系统用在工业中生
物体的生 产或者细胞产物的生产。出于很多的原因，分批培
养技术代表了工业生产的主要形式。为了更加充分的理 解进
行微生物生长的各种技术的动力学机制，应当参考
Pirt
和
Fiechter
所编的书。

4.3
生物反应器设计

生物反应器是生物工程过程中进行生物反应的容器系
统。它 为优化有机体的生长和代谢活动提供正确的环境条
件；它必须阻止周围环境对生产培养物的污染，同时还 要组
织培养物释放到环境中，而且有辅助的工具或者探针对最优
过程进行控制（
表4.5
生物反应器设计的基本标准）
。

许多生物反应器系统需要在
aseptic
condition
下进行操
作。在许多具有工业重要性的系统中，使用的是生产有机体
的纯培养物，而且，不需要的外来污 染物的存在会以许多方
式影响生产过程——例如，用生物催化剂进行干扰，将破坏
产物，产生破 坏下游处理过程的物质，而且还将有毒物质引
入到系统中。



为 了防止出现这个问题，培养基、生物反应器和所有附
属工具（
pipework
）都要 进行灭菌（常用高压蒸汽）
，而且
通入的空气需要通过灭菌玻璃
wool
去除 去污染物。在分批
发酵培养基中，通常在生物反应器进行灭菌，而在连续系统
中，进行外部灭菌 。

在发酵工业中，会有污染微生物确实
进入到生物反应器中并产生破坏的偶然情况发 生。由于这个
原因，在抗生素工业中，生物反应器很少有大于
200m
3
的，
原因就是当污染发生就会造成大量的损失。当采用连续过
程，就需要更加严格的灭菌操作。基因 工程微生物在工业中
期望更大的利用就需要更为昂贵的除菌技术。

对于耗氧过程，设 计必须包括通入空气和混合物质的机
制，并且所有的系统都必须提供接种和检样及
chargi ng and
discharging the vessel
。需要通过冷却机制除去来自 搅拌、
通气和氧化代谢过程的能量输入。能量输入的处理低于决定
整个混合和通气速率是必要的 。

构造材料应该是无毒的、耐蒸汽压并能抵御化学和电子
腐蚀。工业生物反应器常常 用
highly polished
不锈钢建造。
生物反应器有多种形状和大小，且高 径比是重要的工作参
数。

工业生物反应器的大小受所需要的产物的浓度影响，无论选择的是分批还是连续操作。尽管连续培养技术在研究中
使用广泛，但是发现它们在工业中的应用 是有限的，例如，


SCP
和乙醇的生产过程及污水处理。
几乎所 有其他的工业过
程采用的是分批或者半连续培养方法。

分批和半连续培养技术在工业中的主导地位出于以下一
些原因或者全部原因。

（
a
）

在任意设定的时间内，
所需要的产物相对数量较
小。

（
b
）

市场要求

can be intermittent
（
c
）

某些产物的储存期限短。

（
d
）

需要高的产物浓度以优化下游处理过程。

（
e
）

某些产物只在生长周期的稳定期才产生。

（
f
）

某些生产菌株的不稳定性需要
regular renewal.
（
g
）

连续过程有许多技术难题。

尽管工业生 物反应器有许多设计，但是建立已久的连续
搅拌釜式反应器（
CSTR
）或者容器一直 被广泛使用（
图
4.2(a)
）
。在没有机械搅拌的生物反应器中，例如，塔 式或者
环路式生物反应器，通过通入气体来实现搅拌（
图
4.2(b)
）。
在大规模的这些类型的生物反应器的液体发酵中，已经认为
这样的设计可以经济性的与机 械搅拌生物反应器相竞争。然
而，
在所有系统中，
黏度的提高将产生关于通气的主要问 题，
由于小的气泡合并为大的气泡而表面积减少。

总体上，发酵工业所要求的生物反 应器应能满足不同的
操作条件，
包括变化黏度、
通气速率、
搅拌强度和发酵体 积，


而实践中，
CSTR
已被广为采纳。决定选择的一个进一步 的
考虑是许多工业需要处理一个植物体内不同的产物；因此，
可以容易的进行改动的可变系统将 是人们所喜欢的。

CSTR
最基本的设计发展于
1940s
和1950s
工业生产青
霉素。它常为一个完全直立的有挡板
cylinder而且挡板的宽
度为罐直径的
10%
。无菌空气由容器底部通入，通过一个打
开的管或者环状鼓泡器。直立
shaft with overhead drive
带< br>有一个或者多个搅拌浆叶取决于径高比。搅拌浆叶常常位于
中间位置与罐直径相等

along
the
shaft
去防止流体湍流运
动。
大 部分生物反应器采用平叶式透平搅拌器，
一般
3-5 are
mounted
进行良好的搅拌和分散于系统高度（
图
4.2(a)
）
。
这种搅拌 器系统需要输入高的动力，且进行大量的研究以寻
找更为有效的设计。一个典型的工业
CSTR
如
图
4.3
所示。

搅拌浆叶的作用是在生物反应器中进行 搅拌和混合并
且使通气便于进行
（
图
4.4
）
。
搅 拌和通气是
CSTR
操作成本
的重要部分。搅拌的主要作用是使细胞和养分悬浮通过培 养
基，使养分包括氧气能够被细胞利用并且使热量转移。绝大
多数的工业有机体是好氧的，在大 多数发酵过程中，有机体
是高氧需求。既然氧气是一种在水溶液中
sparingly
可溶的
气体，那么发酵过程可由
vigorous aretation of the broth
来
支持。搅拌以三种方式影响氧传递系数（
K
L
a）
：
（
1
）搅拌浆
叶将空气打碎为小的气泡增大气体与液体之间 的接触面积，


（
2
）搅拌延缓了空气从生物反应器中的流失，和 （
3
）
turbulent shear
可以减少气体与液体接触面的
film
厚度。



塔式生物反应器可定义为加长的搅拌容器，径高比大于
6:1
（
图
4.2( b)
）
。塔式生物反应器没有机械搅拌；空气由塔
的底部通入，
只能依靠气泡 的上升进行混合。
由于这个原因，
有机体受
shear
的影响很少。环路式生 物反应器在特定的方
向引入了一个强大的、
可控制的
liquid bulk flo w
（
图
4.2(c)
）
。
这通过引入
draft< br>或者挡板
tubes
产生一种液体“内部循环”
或者通过使用循环管的“外部循环”来实现。

大 量来自生活和工业用的废水通常用厌氧和耗氧生物
反应器系统来处理。在没有氧气的情况下，某些专门化 的微
生物能够将可生物降解的有机物质转化为甲烷、二氧化碳和
新的新的微生物细胞。初始有机 物质中，
大约
90%
化学键合
的能量以甲烷的形式回收，
5-10%
的能量用于新微生物的形
成，而约有
3%
作为热量而浪费掉。这与好氧降解过 程形成
鲜明的对比，
好氧过程中，
大约有
60%
的可利用的能量用于
新细胞的生长，而约
40%
作为过程中热量而损失。

最为典型的厌 氧生物反应器或者消化器是
CSTR
（
图
4.2(d)
）
， 以连续或者半连续方式进行操作。利用这个系统，
浓缩的废水——例如，
城市污水处理的
sludge
——与厌氧微
生物大约在
30
℃下混合，选择
the hydraulic retention time
(
反应器中水滞留的平均时间
)
使废水有效的稳定而获得高的


甲烷产量。对于食品和发酵工业的强的培养基废水，技术设
计要能在连续操作系统中 ，维持微生物生物体较长的时段。
由此
，
固体
retention
time
与液
体
retention
time
无关
（
uncouopled from
）
，在消化罐中可以获得高的微生物浓度，
而产生高的降解速率。
对于非常稀的废水，
例如，
城市污水，
需要非常长的固体
retention time
，
而且这只能通过流动床过
程来实现（见第五章）
。
甲烷发酵最杰出的例子就是中国的生物气生产过程，建
立了几百万个家庭规模的厌氧生物反应器。这 种生物反应器
处理粪肥、
人类排泄物和秸秆，
产生生物气用来做饭和照明，
以 及垃圾的净化，其后来成为一种很好的肥料，

每立方米生物反应器每天的体积载量为
4kg
，
mean
停
留时间小至
10
天，整个规模的甲烷生 物反应器可期望每立
方米生物反应器生产
1
立方米气体。

激活的污 水
sludge
处理过程广泛用于污水及其他工业
垃圾的氧化处理。这些过程采用的是 分批或者连续搅拌生物
反应器系统以增加空气的通入来优化有机物质的氧化分解
（
图< br>4.2(e)
）
。
这些生物反应器是很大的，
为了使其发挥最佳
的功能，有一些或者许多的搅拌单元使容易的进行混合及许
多处理城市污水的植物摄取氧。由于它们开 放式的本质，有
时候会出现气味的问题。

工业废物废水的厌氧生物处理较为采纳的原因是：



（
1
）

通气时不需要能量；

（
2
）

有机物质高效的转化为生物气，用来作为燃料；

（
3
）

没有气味问题；

（
4
）

产生很少的
surplus sludge
；

（
5
）

经过显微操作，可以生产出高附加值的产物。

4.4
培养基设计

培养基设计要满足生产有机体、生产目的和操作规模的
营养要求。对于许多大规模的生物工程成 本，培养基组分的
可利用性和处理特点是决定选择的主要因素。

对于异氧微生物来说 ，最基本的营养要求是能量或者碳
源、一种可利用的氮源，无机物组分及对于某些微生物还要
有 生长因子。对于大多数生物工程过程，碳源及氮源常常来
源于廉价的天然产物或者副产物的复杂的混合物 （表
4.6
）
，
而自来水中或者主要的初原料中常含有足量的稀有金属。当< br>需要生长因子的时候，
供应的应是纯品，
但是出于经济原因，
常常以植物或者动 物的提取物来供应。所需要的生长因子的
主要的类型是
B
族维生素或者相关化合物，< br>特定的氨基酸和
某些脂肪酸。如果不进行
pH
控制，碳源及氮源的合适的平衡对于过程的
pH
类型是重要的。对大多数过程而言，营养
物质必须溶于水。在分 批系统中，初体积中常常含有所有的
营养物质。以特定的速率为基础通过添加某些营养物质的方
式（半连续培养）
，对分批培养中的发酵反应进一步进行调


控。通过这种 方式，维持了关键的诱导物溶液。可利用的营
养物质将对发酵反应和产物形成过程进行强大的生理控制。

由于原料占到可变的发酵成本的
60-80%
，那么在按配
方配制 培养基时，经济性是要
paramount
考虑的。
一个发酵
过程摄入的原料 主要取决于特定时期原料的成本，因为商品
的价格随着季节和其他变化而上下浮动的。原料的选择也取< br>决于处理和储存成本、配制过程的容易性及灭菌，同时还需
要考虑到健康和安全性。
< br>发酵过程中培养基的配制和特定养分的可利用性对产物
的优化有着极大的影响。因此，如果发酵的 目的是生物体或
者是一种生长产物（
growth-asscoiated
）的话，培 养基就必
须能进行最大潜能的生长。对不是生长限制性的化合物，例
如有机酸、抗生素等等，在 初生长期后，培养基要成为一种
或者多种养分的缺陷型。根据所研究的生产过程的本质，尤
其是 如果需要的是次级代谢产物，那么成功采用对磷、氮、
，
碳水化合物或者痕量金属的限制而实现 。某些过程需要培养
集中含有一种诱导物，而其他过程可能被培养基的一种组分
所阻遏。分解代 谢物阻遏在酶的生产中是特别普遍的问题，
且证实常常发生在含有葡萄糖的培养基中。阻遏可通过用慢< br>发酵的碳水化合物或者特别是水解淀粉取代葡萄糖而避免。
在特定的发酵过程中，也采用递增或者 连续的补加一种浓缩
的组分的方式。