Microbiële fermentatie verwijst naar het proces waarbij micro-organismen, onder geschikte omstandigheden, grondstoffen omzetten in producten die nodig zijn voor de mens via specifieke metabolische routes. Het productieniveau van microbiële fermentatie hangt voornamelijk af van de genetische kenmerken van de stam en de kweekomstandigheden. Over het algemeen zijn de factoren die de opbrengst van micro-organismen beïnvloeden: koolstofbron, pH en kweekduur, fermentatietemperatuur en schudsnelheid en -amplitude. Factoren zoals de koolstofbron en de pH-waarde worden bepaald door het kweekmedium, terwijl de fermentatietemperatuur en de schudsnelheid en -amplitude worden bereikt door middel van een "ontkleuringsschudder". De temperatuur van de ontkleuringsschudder heeft veelzijdige effecten op de fermentatie:
1. De temperatuur heeft een significante invloed op het aantal sporen en levensvatbare cellen dat tijdens de fermentatie wordt geproduceerd. De algemene overlevingstemperatuur voor micro-organismen ligt tussen 20 en 35 °C; te hoge of te lage temperaturen leiden tot inactivatie of zelfs de dood van de micro-organismen. Vanuit het perspectief van de enzymreactiekinetiek verhogen hogere temperaturen de reactiesnelheid, versnellen ze de groei en het metabolisme en bevorderen ze de productvorming. Hogere temperaturen leiden echter ook tot snellere enzyminactivatie en vroegtijdige celveroudering, wat de productvorming beïnvloedt.
2. De temperaturen die nodig zijn voor de groei en accumulatie van metabolieten verschillen voor hetzelfde type bacterie. Zo is de geschikte temperatuur voor penicillineproducerende bacteriën 30 °C, terwijl de optimale temperatuur voor penicillineproductie 25 °C is. Dit vereist aanpassing van de temperatuur aan het gewenste product en het instellen van verschillende temperaturen in verschillende productiestadia.
3. De temperatuur beïnvloedt ook de enzymsamenstelling en -eigenschappen. Enzymen die bijvoorbeeld bij 55℃ worden geproduceerd, behouden 88%–99% van hun activiteit nadat ze 60 minuten op 90℃ zijn bewaard; enzymen die onder dezelfde omstandigheden bij 35℃ worden geproduceerd, behouden slechts 6%–10% van hun activiteit.
4. Verschillende temperaturen hebben ook verschillende effecten op de metabolieten die door bacteriën worden geproduceerd. Bijvoorbeeld, bij gebruik van *Streptomyces chlortetracycline* NRLRB-1287 voor de fermentatie van tetracycline, leidt het instellen van de fermentatietemperatuur onder 30℃ tot een verhoogde chlortetracyclinesynthese. Het verhogen van de fermentatietemperatuur bevordert de tetracyclinesynthese. Bij 35℃ produceert *Streptomyces chlortetracycline* alleen tetracycline, waardoor de synthese van chlortetracycline vrijwel stopt.
5. De temperatuur beïnvloedt ook de fysische eigenschappen van de fermentatievloeistof, zoals de viscositeit, de oplosbaarheid en de overdrachtssnelheid van het substraat en zuurstof, en de afbraak- en absorptiesnelheid van bepaalde substraten. De fermentatietemperatuur beïnvloedt de kinetiek van de fermentatie en de biosynthese van producten door deze omstandigheden te beïnvloeden.
Het handhaven van een geschikte temperatuur tijdens de fermentatie is daarom cruciaal voor een goede celgroei en de synthese van metabolieten. Nauwkeurige temperatuurregeling is dan ook een belangrijke parameter bij de keuze van een ontkleuringsschudder.