미생물 발효는 미생물이 적절한 조건에서 특정한 대사 경로를 통해 원료를 인간에게 필요한 생성물로 전환하는 과정입니다. 미생물 발효의 생산량은 주로 균주의 유전적 특성과 배양 조건에 따라 달라집니다. 일반적으로 미생물 수율에 영향을 미치는 조건으로는 탄소원, pH 및 배양 시간, 발효 온도, 진탕 속도 및 진폭 등이 있습니다. 이 중 탄소원과 pH 값과 같은 요소는 배양 배지에 의해 결정되는 반면, 발효 온도와 진폭은 "탈색 진탕기"를 통해 조절됩니다. 탈색 진탕기의 온도는 발효에 다방면으로 영향을 미칩니다.
1. 온도는 발효 과정에서 생성되는 포자와 생균수의 수에 상당한 영향을 미칩니다. 미생물의 일반적인 생존 온도는 20~35℃이며, 지나치게 높거나 낮은 온도는 미생물의 불활성화 또는 사멸을 초래할 수 있습니다. 효소 반응 속도론적 관점에서 볼 때, 온도가 높을수록 반응 속도가 증가하고 성장과 대사가 촉진되어 생성물 형성이 빨라집니다. 그러나 높은 온도는 효소 불활성화 및 세포 노화를 가속화하여 생성물 형성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있습니다.
2. 동일한 종류의 세균이라도 성장과 대사산물 축적에 필요한 온도는 다릅니다. 예를 들어, 페니실린 생산균의 적정 온도는 30℃이지만, 페니실린 생산에 최적의 온도는 25℃입니다. 따라서 원하는 제품에 따라 온도를 조절하고 생산 단계별로 다른 온도를 설정해야 합니다.
3. 온도는 효소의 구성과 특성에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 55℃에서 생산된 효소는 90℃에서 60분 동안 보관한 후에도 활성의 88%~99%를 유지하는 반면, 동일한 조건에서 35℃에서 생산된 효소는 활성의 6%~10%만 유지합니다.
4. 온도에 따라 박테리아가 생성하는 대사산물도 달라집니다. 예를 들어, 테트라사이클린 발효에 *Streptomyces chlortetracycline* NRLRB-1287 균주를 사용할 경우, 발효 온도를 30℃ 미만으로 설정하면 클로르테트라사이클린 합성이 증가합니다. 발효 온도를 높이면 테트라사이클린 합성이 촉진됩니다. 35℃에서는 *Streptomyces chlortetracycline* 균주가 테트라사이클린만 생성하고 클로르테트라사이클린 합성은 거의 중단됩니다.
5. 온도는 발효액의 점도, 기질 및 산소의 용해도와 전달 속도, 특정 기질의 분해 및 흡수 속도와 같은 물리적 특성에도 영향을 미칩니다. 발효 온도는 이러한 조건들을 조절함으로써 발효 속도와 생성물의 생합성에 영향을 미칩니다.
따라서 발효 과정에서 적절한 온도를 유지하는 것은 세포의 원활한 성장과 대사산물 합성에 매우 중요합니다. 따라서 정확한 온도 제어는 탈색 진탕기를 선택할 때 중요한 요소 중 하나입니다.