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1.微生物生长与代谢
微生物的选择与培养
在发酵过程中，首先需要选择合适的微生物菌株，这些菌株应具有特定的生物合成能力，能够将原料转化为目标产物。例如，在抗生素发酵中，会选择能够产生特定抗生素的菌株。通过无菌操作技术，将这些菌株接种到种子培养基中进行培养，以获得足够数量和活力的种子液。
微生物的生长阶段
延迟期：种子液接种到发酵罐后，微生物需要适应新的环境，此时细胞数目基本不变，但细胞内会发生一系列生理和生化变化，如合成一些必要的酶和中间代谢产物。
对数生长期：微生物适应环境后开始快速繁殖，细胞数目以指数形式增长。在此阶段，微生物的代谢活性较高，对营养物质的消耗较大，是积累目标产物的关键时期。
稳定期：随着营养物质的逐渐消耗和代谢产物的积累，微生物的生长速率逐渐减缓，新繁殖的细胞数与死亡的细胞数趋于平衡，细胞总数达到相对稳定的状态。此时，目标产物的积累量也达到最大值。
衰亡期：营养物质进一步耗尽，代谢废物积累过多，导致微生物大量死亡，细胞数目迅速减少，目标产物也可能被分解。因此，发酵过程通常在稳定期或稳定期之前结束。
2.底物转化与产物形成
底物的吸收与利用
发酵罐中的微生物通过细胞膜上的转运系统吸收培养基中的底物，如碳源、氮源以及各种无机盐和维生素等。这些底物进入细胞后，经过一系列的代谢途径被转化为能量和细胞组成物质，同时合成目标产物。
其他代谢途径：除了上述常见的代谢途径外，微生物还具有许多特殊的代谢途径，用于合成特定的次生代谢产物。
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