1.1.1 发酵的定义和种类

发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程[3]。

工业生产上习惯把所有依靠微生物活动而实现的工业[4]生产均称为“发酵”，这样的发酵我们叫做“工业发酵”。工业发酵需要依靠微生物的生命活动现象，然而生命活动是依靠生物氧化供给的新陈代谢来支撑，所以工业发酵应该覆盖微生物中生物氧化的三种方式：其中包括有氧呼吸及无氧呼吸还有发酵[5]。

对于一切发酵类型，一个定性的发酵过程的组成有6个部分：菌种和确定的发酵培养基，还有确定的种子培养基组成；大量纯的、活的种子培养物的工业生产；发酵产物的大量生产；培养基以及各种设备的杀菌；产物提取以及提取后的纯化；废液处理[6]。

因此，有必要继续研究来逐步提高发酵的效率。比如我们在建立一个发酵过程之前，菌株首先必须要分离出来，对其进行改造使其合成目标物。而且它的产量必须保持在有经济效应的基础上；与此同时需要知道微生物需要什么营养物，在培养微生物上我们需要及其注意，防止其死亡；之后我们一定要知道产品的提纯方法。此外，整个实验计划也必须包括在发酵过程中不断地优化微生物菌种、培养基和提取方法[7]。

1.1.2 发酵的用途

发酵有固态和液态之分，传统人们利用固态发酵生产面包、麦芽、酒曲、酒精饮料、酱油、豆豉、蘑菇等食品或生产中间原料[8]。发酵还可以用来酿酒，以及用乳酸菌发酵来制作酸奶。生活中味精是很多美食中不可少的调料，而它正是由发酵生产而来。我们还可以用发酵来生产酵菌素，食用酵素，专一酵素等等[9]。

1.1.3 发酵液的成分以及分离方法

发酵液中主要含有蛋白质，分离蛋白质最常用的方法便是盐析法。盐析法是根据蛋白质在盐浓度高的溶液中变性沉淀而来[10]。

具体做法是保持发酵液的pH，温度等无关变量稳定，不断加大盐浓度，至一定程度后，蛋白质变性，出现白色沉淀物。盐析法并非物理方法，亦不是改变蛋白质溶解度而已，其实质为化学变化，蛋白质在高浓度盐水中，分子表面发生反应，析出沉淀[11]。

1.2  发酵液的预处理

发酵会产生大量杂质，其中包括细胞或碎片，少量未用完的培养基，还有一定量的代谢产物以及副产物。其中还有色素，有毒物质，热原质等杂物，导致其性质不稳定。而这会直接影响到微滤实验，因此我们要将发酵液中的这些杂质去除，这就需要对发酵液进行预处理[12]。

预处理的目的是为了改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率，也是尽可能使产物转入便于后续微滤实验的进行[13]。

发酵液预处理的方法有三类：提高过滤速度的方法，改变发酵液性质的方法，杂质去除的方法。而具体的方法有絮凝方法，加热法，加水稀释法等等[14]。

由于发酵液中存在大量无机离子[15]，主要有Ca2+，Mg2+和Fe3+，所以我们需要将其除去。

发酵液中的钙离子主要来自培养基中的营养盐，采用酸化剂将其除去[16]。而使用的酸化剂为草酸和草酸钠。钙离子与其形成草酸钙沉淀。其还能使杂蛋白质凝固，改善发酵液的过滤性能，对本实验很有帮助。

其中的镁离子用三聚磷酸钠去除，可形成磷酸镁沉淀。

铁离子用黄血盐去除，形成普鲁士蓝沉淀。也可加入碱化剂生成沉淀，同时也能沉淀部分蛋白质。

可溶性杂蛋白质去除主要用等电点沉淀法，加热变性法，化学变性沉淀法，吸附法等方法[17]。