La fermentation microbienne désigne le processus par lequel des micro-organismes, dans des conditions appropriées, transforment des matières premières en produits nécessaires à l’homme grâce à des voies métaboliques spécifiques. Le niveau de production de la fermentation microbienne dépend principalement des caractéristiques génétiques de la souche et des conditions de culture. Généralement, les conditions influençant le rendement microbien comprennent : la source de carbone, le pH et la durée de culture, la température de fermentation, ainsi que la vitesse et l’amplitude d’agitation. Parmi ces facteurs, tels que la source de carbone et le pH, sont déterminés par le milieu de culture, tandis que la température de fermentation, la vitesse et l’amplitude d’agitation sont contrôlées par un agitateur décolorant. La température de l'agitateur de décoloration a des effets multiples sur la fermentation :
1. La température influe considérablement sur le nombre de spores et de cellules viables produites pendant la fermentation. La température de survie optimale des micro-organismes se situe généralement entre 20 et 35 °C ; des températures trop élevées ou trop basses entraînent leur inactivation, voire leur mort. Du point de vue de la cinétique des réactions enzymatiques, des températures plus élevées augmentent la vitesse de réaction, accélèrent la croissance et le métabolisme, et favorisent la formation du produit. Cependant, elles entraînent également une inactivation enzymatique plus rapide et un vieillissement cellulaire prématuré, ce qui affecte la formation du produit.
2. Les températures requises pour la croissance et l'accumulation des métabolites varient pour une même espèce bactérienne. Par exemple, la température optimale pour les bactéries productrices de pénicilline est de 30 °C, tandis que la température optimale pour la production de pénicilline est de 25 °C. Il est donc nécessaire d'ajuster la température en fonction du produit souhaité et de définir des températures différentes selon les étapes de la production.
3. La température influence également la composition et les caractéristiques des enzymes. Par exemple, les enzymes produites à 55 °C conservent 88 % à 99 % de leur activité après avoir été maintenues à 90 °C pendant 60 minutes ; celles produites à 35 °C, dans les mêmes conditions, ne conservent que 6 % à 10 % de leur activité.
4. La température influence également les métabolites produits par les bactéries. Par exemple, lors de la fermentation de la tétracycline par *Streptomyces chlortetracycline* NRLRB-1287, une température de fermentation inférieure à 30 °C favorise la synthèse de chlortétracycline, tandis qu'une température plus élevée favorise celle de tétracycline. À 35 °C, *Streptomyces chlortetracycline* ne produit que de la tétracycline, la synthèse de chlortétracycline étant quasiment inexistante.
5. La température influe également sur les propriétés physiques du bouillon de fermentation, telles que sa viscosité, la solubilité et la vitesse de transfert du substrat et de l'oxygène, ainsi que les vitesses de décomposition et d'absorption de certains substrats. La température de fermentation influe sur la cinétique de fermentation et la biosynthèse des produits en agissant sur ces paramètres.
Par conséquent, le maintien d'une température appropriée pendant la fermentation est crucial pour la croissance optimale des cellules et la synthèse des métabolites. Un contrôle précis de la température constitue un paramètre important lors du choix d'un agitateur décolorant.