氨基酸生物發酵工藝流程

生物發酵核心流程一覽

生物發酵的工藝核心在于分級擴培與過程控制。無論是生產氨基酸、抗生素還是酶制劑，其基礎流程骨架都遵循相同的邏輯。

分步詳解

上圖展示了完整的流程骨架，而生產的成功與效率則高度依賴于對以下關鍵環節的精確控制。

1. 菌種與種子擴培：發酵的“火種”

這是一切的起點，目的是為大規模發酵提供足量、高活性、純種的種子液。

• ? 菌種活化：將保存在冷凍管或砂土管中的原始菌種，接種到試管斜面培養基上，使其恢復生長和代謝能力。
• ? 一級種子培養：將活化后的菌種接入搖瓶中的液體培養基，在恒溫搖床中進行小型振蕩培養，獲得初步擴大的菌液。


• ? 分級擴培：根據菌種生長特性和生產規模，可能需要進行多級放大。生長迅速的細菌（如大腸桿菌）通常采用二級發酵（搖瓶→種子罐→發酵罐），而生長緩慢的放線菌等則可能需要三級發酵，以獲得足夠數量的菌體。

2. 發酵罐準備：打造“無菌工廠”

在種子擴培的同時，發酵罐必須完成嚴格的準備，核心是滅菌，杜絕任何雜菌污染。

• ? 空消：對空的發酵罐及相連管道通入高溫飽和蒸汽（如121℃），消滅所有潛在微生物，打造一個無菌環境。
• ? 配料與實消：將配制好的培養基泵入已空消的發酵罐，然后再次通入高溫蒸汽進行實罐滅菌，確保培養基和無菌環境都達到要求。

3. 發酵過程：精密控制的“核心舞臺”

將培養好的種子液接入已滅菌的發酵罐，核心階段便開始。此階段需要在無菌狀態下進行純種培養，并通過自動控制系統精密調控多種關鍵參數。

• ? 溫度：影響菌體生長速率和產物合成方向。
• ? pH值：通過添加酸、堿或氨水來維持菌體最適生長pH。
• ? 溶氧：對于好氧發酵，通過調節攪拌轉速和通氣量來控制溶解氧濃度。
• ? 補料控制：持續或分批補加營養物質，以解除底物抑制、延長發酵周期并提高產量。

4. 下游處理：從發酵液中“淘金”

發酵結束后，需要從復雜的發酵液中提取和純化目標產物。

• ? 菌體分離：通過離心或過濾將菌體與發酵液分離。
• ? 初步純化：采用等電點沉淀、離子交換樹脂吸附、萃取、層析等方法初步提純目標產物。
• ? 精制加工：提純后的產物經濃縮、結晶（或噴霧干燥）得到固體，再經過干燥、包裝成為最終成品。

 如何確保流程順暢？

整個流程的成功，依賴于對每個環節的精細控制和無縫銜接。無菌操作是貫穿始終的生命線，而過程數據的實時監測則是做出優化決策的眼睛。