溫度對發(fā)酵過程的影響及其控制
在發(fā)酵過程中需要維持生產(chǎn)菌的生長和產(chǎn)物合成的適當發(fā)酵條件，其中中的員就是溫度。溫度是保證各種酶活性的重要條件，微生物的生長和產(chǎn)物合成均需在其各自適合的溫度下進行。因此，在發(fā)酵過程中必須保證穩(wěn)定和適宜的溫度環(huán)境。
溫度的變化對發(fā)酵過程的影響表現(xiàn)在兩個方面：方面通過影響生產(chǎn)菌的生長繁殖及代謝產(chǎn)物的合成而影響發(fā)酵過程；另方面通過影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)（如發(fā)酵液的黏度、基質(zhì)和氧在發(fā)酵液中的溶解度和傳遞速率等）影響發(fā)酵的動力學特性和產(chǎn)物的生物合成。從酶促反應(yīng)動力學來看，溫度升高，反應(yīng)速率加大，微生物生長代謝加快，產(chǎn)物生成提前，從而縮短發(fā)酵周期。但是，酶是很易熱失活的生物大分子，溫度愈高失活愈快，從而影響代謝產(chǎn)物，特別是次代謝產(chǎn)物的生成，影響終產(chǎn)物產(chǎn)量。此外，溫度還能影響生物合成方向。個典型例子是溫度對金色鏈霉菌發(fā)酵生產(chǎn)四環(huán)素過程的影響，在低于30℃下，合成的能力較強，合成四環(huán)素的比例隨溫度的升高而增大，當達到35℃時只產(chǎn)生四環(huán)素，而合成幾乎停止。
近年來，研究還發(fā)現(xiàn)溫度對代謝有調(diào)節(jié)作用。在低溫（20℃）時，氨基酸合成途徑的終產(chǎn)物對個酶的反饋抑制作用比在正常生長溫度（37℃）下更大。故可考慮在抗生素發(fā)酵后期降低發(fā)酵溫度，使蛋白質(zhì)和核酸的正常合成途徑提早關(guān)閉，從而使發(fā)酵代謝轉(zhuǎn)向目的產(chǎn)物合成。
溫度還能影響酶系組成及酶特性。例如，用米曲霉制曲時，溫度控制在低限，有利于蛋白酶合成，a活性受到抑制。又如，凝結(jié)芽孢桿菌的a熱穩(wěn)定性受培養(yǎng)溫度的影響是為明顯的，
55℃培養(yǎng)所產(chǎn)生的酶在90℃保溫60min，其剩余活性為88%~99%；在35c培養(yǎng)所產(chǎn)生的酶，經(jīng)相同條件處理，剩余酶活僅有6%~10%。
高溫會使微生物細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性或凝固，同時還會破壞微生物細胞內(nèi)的酶活性，從而殺死微生物。溫度越高，微生物的死亡就越快，所以可以利用高溫滅菌。微生物對低溫的抵抗力般比高溫強，低溫只能抑制微生物生長，其致死作用較差。因此，可以利用低溫保存菌種。如果所培養(yǎng)的微生物能在較高些的溫度下進行生長繁殖，將對生產(chǎn)有很大好處，既可減少雜菌污染機會，又可減少由于發(fā)酵熱及夏季培養(yǎng)所需的降溫輔助設(shè)備和能耗。
工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中般不需要加熱，因發(fā)酵釋放了大量的發(fā)酵熱，需要冷卻的情況較多。為了使發(fā)酵液溫度控制在定的范圍內(nèi)，生產(chǎn)上常在發(fā)酵設(shè)備上安裝熱交換設(shè)備。例如，利用自動控制或手動調(diào)整的閥門，將冷卻水通入發(fā)酵罐的夾層或蛇型管中，通過熱交換來降溫，保持恒溫發(fā)酵。如果氣溫較高（特別是我南方的夏季），冷卻水的溫度又高，致使冷卻效果很差，達不到預(yù)定的溫度，就可采用冷凍鹽水進行循環(huán)式降溫，以迅速降到恒溫。因此，大的發(fā)酵廠需要建立冷凍站，提高冷凍能力，以保證在正常溫度下進行發(fā)酵。
在發(fā)酵過程中適溫度的控制，需要通過實際試驗來確定。就大多數(shù)情況來說，接種后培養(yǎng)溫度應(yīng)適當提高，以利于孢子萌發(fā)或加快菌體生長、繁殖，而且此時發(fā)酵的溫度大多數(shù)下降；待發(fā)酵液的溫度表現(xiàn)為上升時，發(fā)酵液溫度應(yīng)控制在菌體的適生長溫度；到主發(fā)酵旺盛階段，溫度應(yīng)控制在代謝產(chǎn)物合成的適溫度；到發(fā)酵后期，溫度出現(xiàn)下降趨勢，直至發(fā)酵成熟即可放罐。