La fermentazione microbica si riferisce al processo mediante il quale i microrganismi, in condizioni idonee, trasformano le materie prime in prodotti necessari all'uomo attraverso specifici percorsi metabolici. Il livello di produzione della fermentazione microbica dipende principalmente dalle caratteristiche genetiche del ceppo e dalle condizioni di coltura. In generale, le condizioni che influenzano la resa dei microrganismi includono: fonte di carbonio, pH e tempo di coltura, temperatura di fermentazione, velocità e ampiezza dell'agitatore. Tra questi, fattori come la fonte di carbonio e il valore del pH sono determinati dal terreno di coltura, mentre la temperatura di fermentazione, la velocità e l'ampiezza dell'agitatore vengono ottenute tramite un "agitatore decolorante". La temperatura dell'agitatore decolorante ha effetti multiformi sulla fermentazione:
1. La temperatura ha un impatto significativo sul numero di spore e cellule vitali prodotte durante la fermentazione. La temperatura di sopravvivenza ottimale per i microrganismi è generalmente compresa tra 20 e 35 °C; temperature eccessivamente alte o basse possono causare l'inattivazione o addirittura la morte dei microrganismi. Dal punto di vista della cinetica delle reazioni enzimatiche, temperature più elevate aumentano la velocità di reazione, accelerano la crescita e il metabolismo e favoriscono la formazione del prodotto. Tuttavia, temperature più elevate comportano anche una più rapida inattivazione degli enzimi e un invecchiamento cellulare precoce, con conseguenti ripercussioni sulla formazione del prodotto.
2. Le temperature necessarie per la crescita e l'accumulo di metaboliti variano a seconda del tipo di batterio. Ad esempio, la temperatura ideale per i batteri produttori di penicillina è di 30 °C, mentre la temperatura ottimale per la produzione di penicillina è di 25 °C. Ciò rende necessario regolare la temperatura in base al prodotto desiderato e impostare temperature diverse nelle diverse fasi della produzione.
3. La temperatura influenza anche la composizione e le caratteristiche degli enzimi. Ad esempio, gli enzimi prodotti a 55 °C mantengono l'88%-99% della loro attività dopo essere stati conservati a 90 °C per 60 minuti; gli enzimi prodotti a 35 °C, nelle stesse condizioni, mantengono solo il 6%-10% della loro attività.
4. Temperature diverse hanno anche effetti diversi sui metaboliti prodotti dai batteri. Ad esempio, quando si utilizza *Streptomyces clortetraciclina* NRLRB-1287 per la fermentazione della tetraciclina, impostare la temperatura di fermentazione al di sotto dei 30 °C porta a un aumento della sintesi di clortetraciclina. Aumentare la temperatura di fermentazione favorisce la sintesi di tetraciclina. A 35 °C, *Streptomyces clortetraciclina* produce solo tetraciclina, quasi arrestando la sintesi di clortetraciclina.
5. La temperatura influenza anche le proprietà fisiche del brodo di fermentazione, come la sua viscosità, la solubilità e la velocità di trasferimento del substrato e dell'ossigeno, nonché le velocità di decomposizione e assorbimento di alcuni substrati. La temperatura di fermentazione influenza la cinetica della fermentazione e la biosintesi dei prodotti agendo su queste condizioni.
Pertanto, mantenere una temperatura adeguata durante la fermentazione è fondamentale per la crescita ottimale delle cellule e la sintesi dei metaboliti. Un controllo preciso della temperatura diventa quindi uno dei parametri importanti nella scelta di un agitatore decolorante.