La tecnología de fermentación microbiana se basa en la tecnología moderna de fermentación, utilizando el proceso de actividad metabólica de los microorganismos para fabricar diversos productos de fermentación industrial a gran escala a través de la biotransformación, y ha formado un sistema industrial independiente con una gran variedad y categorías completas, que ocupa una posición importante en la economía nacional.

La fermentación industrial se refiere a la producción industrial basada en las actividades vitales de los microorganismos.
En términos generales, la producción industrial se refiere a toda la producción industrial que se realiza mediante actividades vitales microbianas como fermentación. La fermentación así definida es la "fermentación industrial". Los microorganismos son el alma de la fermentación industrial, y sin microorganismos no hay fermentación industrial.
La fermentación industrial es el proceso de transformar las materias primas fermentadas en productos microbianos necesarios para los seres humanos a través de actividades vitales microbianas.
La fermentación industrial depende de la actividad vital de los microorganismos, que se apoya en la energía metabólica proporcionada por la oxidación biológica, por lo que la fermentación industrial debe cubrir todas las formas de oxidación biológica en la microbiología: respiración aeróbica, respiración anaeróbica y fermentación.
En los últimos cien años, con el progreso de la Ciencia y la tecnología, la fermentación industrial ha experimentado cambios históricos, pasando de la etapa de producción de fermentación utilizando microorganismos originales en la naturaleza a una nueva etapa de transformación en microorganismos con energía x especial para producir los productos enzimáticos que los seres humanos necesitan.

Fermentador de acero inoxidable de producción
(1) el estudio de la fermentación industrial comienza con la fermentación industrial típica
La fermentación industrial más común generalmente cumple las siguientes tres condiciones:
① las bacterias utilizadas pertenecen a microorganismos heterotróficos químicos,
② el producto objetivo pertenece al metabolito primario o al subproducto del metabolismo energético,
③ el producto objetivo se secreta fuera de la célula después de la producción dentro de la célula.
La fermentación industrial que cumple con las condiciones anteriores se llama fermentación industrial típica.
El estudio de la teoría de la fermentación industrial comienza con la fermentación industrial típica.
Un escalón para estudiar sistemáticamente la teoría de la fermentación industrial de microorganismos heterotróficos químicos;
El segundo paso, estudiar sistemáticamente la teoría de la fermentación industrial de otros tipos de microorganismos nutritivos;
En el tercer paso, se estudia sistemáticamente la teoría de la fermentación industrial de microorganismos utilizando elementos distintos del carbono.
(2) teoría de la fermentación industrial
El estudio de tres escalones estableció tres hipótesis básicas sobre la actividad de la vida microbiana (tres hipótesis de fermentación). Son la base teórica para transformar y utilizar microorganismos. Con estas tres hipótesis básicas para analizar la fermentación industrial típica, apareció:
① nuevas ideas de la máquina biológica microbiana de fermentación industrial,
② varios razonamientos de la fermentación industrial al servicio de la producción industrial,
③ la "estrategia de cinco caracteres" para el control de la cría microbiana industrial y el proceso de fermentación.
(3) ideas para estudiar la fermentación industrial

Fermentación industrial → [de lo general a lo especial] → fermentación industrial típica → [de lo especial a lo general] → modelo conceptual de máquinas biológicas y máquinas celulares → [investigación en profundidad para descubrir las leyes de la naturaleza] → leyes de la naturaleza (tres hipótesis básicas de la actividad de vida microbiana) → [de lo general a lo especial: aplicar las leyes de la naturaleza a la fermentación industrial típica] → modelo logístico metaestable de máquinas celulares → ruta de flujo → cinco etapas → estrategia de cinco caracteres → [de lo especial a lo general] → predicción de la producción industrial de fermentación futura
Cada "acción" que implica el crecimiento y la reproducción de células microbianas, incluyendo el inicio de la degradación de la materia orgánica dentro de la célula, el inicio y la continuidad de la biosíntesis, el transporte activo, el equilibrio dinámico automático del ph, etc., requiere soporte de energía metabólica, y el mantenimiento de la vida celular también requiere soporte de energía metabólica.
Por su parte, el metabolismo material y energético de las células microbianas se realiza mediante redes metabólicas. Los compuestos fluyen en la red metabólica, formando un flujo metabólico. En la fermentación industrial, el metabolito de la materia prima se convierte en el producto objetivo a través de una serie de vías en la máquina celular. Sobre esta base, la segunda hipótesis de la fermentación propone que las vías metabólicas y los sistemas de transporte se integren a nivel molecular de metabolitos y se coordinen a nivel de cofactores para formar redes metabólicas que atraviesan dentro y fuera de las células vivas microbianas. Esta red metabólica no es una simple conexión entre las vías bioquímicas y los procesos de transporte intermembrana, sino que incorpora conceptos bioquímicos en el marco general del metabolismo celular. El libro estudia principalmente las redes metabólicas de materia orgánica (elementos de carbono) a nivel enzimático y proteico. El estudio encontró que para los microorganismos anaeróbicos simultáneos x, no solo hay diferencias obvias entre la red metabólica en la era de la demanda de oxígeno y la hipoxia, sino que también hay diferencias en su red metabólica cuando sobreviven en diferentes condiciones de cultivo. Por ejemplo: el metabolismo del crecimiento aeróbico se construye sobre una placa central con el anillo TCA como esqueleto, y cuando crece por hipoxia, se construye sobre una placa central con la vía bifurcada del TCA en la OAA como esqueleto.
De hecho, la actividad de la vida microbiana se puede dividir en cuatro niveles: nivel de adn, nivel de proteínas, nivel logístico, nivel celular microbiano, que deben activarse paso a paso entre ellos. La red metabólica no tiene escala, y el modo de trabajo de la máquina celular microbiana describe la ruta de transporte de flujo en la etapa de funcionamiento de la máquina celular como un "canal" conectado de principio a fin por la vía centrípeta, la vía central y la vía centrífuga. Como hipótesis de red metabólica, la fermentación industrial es operativa y puede predecir una X factible para el desarrollo de nuevos productos y materias primas.
La estructura determina la función. Logrado a nivel, la dirección de sus escalones es utilizar la nutrición en la medida de lo posible para lograr un crecimiento relativamente grande. Los procariotas dentro de las células de los eucariotas no tienen núcleos, por lo que el ADN recibe señales de regulación del citosol, por lo que el control del interruptor de la síntesis de proteínas se divide en diferentes espacios en la membrana transcripcional, proporcionando una posible X para que el metabolismo sintético y el catabólico se regulen por separado y por separado. el Operón de lactosa de coliformes es el Operón de un sistema enzimático que controla la vía de la degradación de la lactosa. El control negativo y el control positivo del inicio de la transcripción pueden promover la transcripción - los niveles de las enzimas que determinan la síntesis y bloquean la transcripción - para evitar el desperdicio cuando la glucosa y la lactosa coexisten. Además, los patrones de regulación de la inhibición y activación en las vías metabólicas de los microorganismos, los patrones de regulación de la inducción y represión de las vías, la regulación automática muy "inteligente" de estos microorganismos por sí mismos, los adaptan mejor a la supervivencia. Esto no se transfiere a la voluntad subjetiva humana, como dice la Tercera hipótesis, "hipótesis de economía celular", las células microbianas son un sistema económico formado en la selección natural, un sistema de garantía para la supervivencia de las células microbianas, que proporciona una garantía para la adaptación celular a x, x económica y X metabólica continua.
De esta manera, las células microbianas tienen las mismas características que las empresas que operan de forma independiente y autofinanciadas, lo cual es muy vívido. Las tres hipótesis apoyan el funcionamiento normal de la "máquina celular" de la industria de la fermentación desde tres perspectivas: energía, materia e información. Las tres hipótesis también revelan gradualmente en profundidad la verdad de que los microorganismos "trabajan" bien en la industria de la fermentación. Dado que las células vivas microbianas son máquinas biológicas microbianas en la línea de producción de fermentación * y máquinas celulares autónomas que almacenan información biológica, debemos aumentar el "diálogo" con las células microbianas, dar pleno juego a la X subjetiva activa, seguir y utilizar las leyes de funcionamiento inherentes (leyes naturales), manejar la relación de oposición y unidad entre el hombre y los microorganismos en la fermentación, promover la cooperación y obtener beneficios.
El proceso de fermentación microbiana, es decir, el proceso de reacción microbiana, se refiere al proceso de reacción bioquímica causado por microorganismos durante el crecimiento y la reproducción.

Según los diferentes tipos de microorganismos (aeróbico, anaeróbico y X anaeróbico), se puede dividir en dos categorías principales: fermentación aeróbica X y fermentación anaeróbica X.
(1) la fermentación aeróbica X requiere una cierta cantidad de aire estéril que se comunica constantemente durante el proceso de fermentación, como el uso de Aspergillus niger para la fermentación del ácido cítrico, el uso de corynebacterium para la fermentación del ácido glutámico, el uso de bacterias monocelulares amarillas para la fermentación del azúcar, etc.

Aeróbicoacero inoxidableFermentador

(2) la fermentación anaeróbica X no requiere suministro de aire durante la fermentación, como la Fermentación láctica causada por lactobacillus, la fermentación de cetona causada por Brucella fusiforme, la fermentación de butamol, etc.

Fermentador anaeróbico de acero inoxidable

(3) la levadura fermentada simultáneamente X es un microorganismo anaeróbico simultáneamente x, que acumula alcohol por fermentación anaeróbica X en condiciones anóxicas, mientras que en condiciones aeróbicas es es es por fermentación aeróbica x, que reproduce un gran número de células bacterianas.

Fermentación anaeróbica de acero inoxidable

Según el equipo, la fermentación se puede dividir en fermentación abierta, fermentación cerrada, fermentación superficial y fermentación profunda.
Por lo general, la fermentación abierta se aplica a tipos de fermentación rápida y aeróbica, como la producción de levadura, que se reproduce en grandes cantidades debido a su rápido crecimiento bacteriano, lo que puede inhibir el crecimiento de otras bacterias diversas. Por lo tanto, los requisitos de los equipos de fermentación abiertos son simples. Por el contrario, la fermentación cerrada se lleva a cabo en un equipo cerrado, por lo que el equipo es estricto y el proceso es más complejo. La fermentación de disco poco profundo (método de cultivo de superficie) consiste en utilizar el disco poco profundo para contener solo una fina capa de líquido de cultivo, después de recibir la CEPA humana para el cultivo de superficie, formando una película fúngica sobre el líquido. En ausencia de equipos de ventilación, este método se puede utilizar para algunos microorganismos aeróbicos de X que se reproducen rápidamente. El método de fermentación profunda se refiere al proceso de cultivo microbiano realizado dentro del medio de cultivo líquido (no solo en la superficie).
La fermentación profunda líquida es una tecnología desarrollada en la producción de antibióticos como la penicilina. En comparación con otros métodos de fermentación, tiene muchas ventajas:
① el Estado de suspensión líquida es un entorno de crecimiento más adecuado para muchos microorganismos.
② en el líquido, los hongos, los nutrientes y los productos (incluido el calor) son fáciles de difundir, por lo que la fermentación se puede llevar a cabo en condiciones homogéneas o casi homogéneas, lo que es fácil de controlar y ampliar la escala de producción.
③ el transporte de líquidos es conveniente y fácil de mecanizar.
④ el área de la planta es pequeña, la eficiencia de producción es alta, es fácil automatizar el control y la calidad del producto es estable.
⑤ los productos son fáciles de extraer y refinar. Por lo tanto, la fermentación profunda líquida es ampliamente utilizada en la industria de la fermentación.
Microorganismos comunes en la producción industrial
Los recursos microbianos son muy abundantes y se distribuyen ampliamente en el suelo, el agua y el aire, especialmente en el suelo. Algunos microorganismos se pueden utilizar si se separan de la naturaleza, y algunos necesitan mutar artificialmente las cepas silvestres aisladas para obtener mutantes para ser utilizados. La tendencia general actual de las bacterias utilizadas en la industria de la fermentación es pasar de las bacterias silvestres a las mutantes, de la selección natural a la cría controlada metabólicamente, de la mutación genética inducida a la cría dirigida de recombinación genética. Los microorganismos comúnmente utilizados en la producción industrial son principalmente bacterias, radiobacterias, levaduras y moho. debido al desarrollo de la propia ingeniería de fermentación y los intermediarios de la ingeniería genética, las algas, virus, etc., también se están convirtiendo gradualmente en microorganismos para la producción industrial. Otros microorganismos son basidiobacterium y algas.
[em] bacterias comunes en la tecnología de fermentación microbiana
La fermentación microbiana a menudo varía según la CEPA y el producto, pero el proceso general es básicamente el mismo, generalmente incluyendo la preparación de la cepa, el tratamiento de materias primas, el cultivo de vacunación, el control de la fermentación y la extracción del producto.
1. preparación de bacterias
Las bacterias son la madre de la industria de la fermentación. sin bacterias, no se puede hablar de fermentación microbiana. Las bacterias generalmente se dividen en bacterias conservadas, bacterias de botellas oscilantes (botellas de berenjena, etc.) y bacterias de tanques de semillas. Las bacterias conservadas son bacterias de repuesto para la producción de fermentación, que generalmente se conservan en estado seco a baja temperatura. Antes de que las bacterias conservadas entren en la producción y la vacunación, primero se conectan a la pendiente para activarlas, de modo que las bacterias pasen de un Estado de hibernación a un Estado metabólico normal. Los medios de cultivo utilizados para la activación son generalmente nutritivos y fáciles de absorber, lo que favorece el crecimiento y la reproducción de las bacterias. La CEPA activada se expande y se cultiva en una botella de agitación humana (botella de berenjena, etc.), el cultivo utilizado en este momento.

Fermentador de cultivo de bacterias

La base es más extensa y económica que el medio de cultivo utilizado para conservar las bacterias. Las semillas de la botella de agitación se ampliaron aún más y se recibieron tanques de semillas para el cultivo. El medio de cultivo del tanque de semillas está más cerca de la composición del medio de cultivo utilizado en el tanque de fermentación, con el objetivo de adaptar aún más la CEPA al entorno del medio de fermentación. Después de cultivar las semillas del tanque de semillas, se puede vacunar el tanque grande (cámara de ventilación) a tiempo.