一、菌种改良
性能优良的生产菌是保证浓醪发酵顺利进行的首要条件。根据浓醪发酵的特点，利用自然驯化、诱变选育、原生质体融合及基因重组技术等可选育出具有较强耐渗透压能力、不产或少产副产物、底物和产物抑制作用不明显的浓醪发酵专用菌株。下面以酒精发酵为例介绍浓醪发酵菌种的选育。
（一）从自然界中直接分离
从自然界和酒精发酵样品中分离具有产高浓度酒精的酵母菌是获得优良菌株最直接的方法。1990年，研究人员从发酵米酒醪中分离得到的E-t2和E-t4菌株，可发酵蔗糖产18.4%（体积分数）和18.5%（体积分数）的酒精。1991年，Bertolini等从巴西的酒精厂中分离到两株耐高渗和耐高酒精浓度的酵母菌osmo-1和osmo-5，在30%的蔗糖糖浆中发酵，最终酒精产量达19.5%（体积分数）和19.6%（体积分数）。从自然界和酒精发酵样品中分离得到的酵母菌株不仅能在较短时间内发酵产生高浓度酒精，而且其发酵特性也非常稳定。
（二）连续培养
连续培养是获得耐高浓度酒精酵母菌最有希望的方法之一。首先，把酵母菌细胞培养在含有合适浓度葡萄糖和酒精的培养基中。试验开始后，把酒精不断加入到培养物中，在这种条件下，只有那些能抗酒精浓度不断增加的酵母菌突变株才可以生长或生存在培养物中，通过长时间的培养，便可以选择到抗高浓度酒精的菌株。如：通过这种技术获得的酵母菌5D-CYC突变株在0.12g/mL酒精培养基中还可以继续存活，并且该突变株在含有0.10g/mL酒精的培养基中发酵速度比野生型菌株快。
（三）诱变育种
诱变育种是指人工有意识地将生物体暴露于物理的、化学的或生物的一种或多种诱变因子中，促使生物体发生突变，进而从突变株中筛选具有优良性状的突变株的过程。与自然选育比较，诱变剂诱变使菌种发生突变的频率和变异的幅度得到了提高，从而使获得具优良特性的变异菌株的几率得到了提高。
例如，将经过紫外线和诱变剂（如EMS）处理的酵母菌细胞培养在含有高浓度酒精的培养基中，结果获得的某些酵母菌突变株可以在17.5%（体积分数）酒精培养基中生长，而它们的野生型菌株所能耐受的最高酒精浓度仅为14.4%（体积分数）。
（四）杂交技术
利用有性杂交技术对酵母菌进行遗传改造也可以改进酵母菌耐酒精和产酒精能力。Stewart等获得的杂交子酵母菌株，在合成培养基中生产酒精的能力和产酒精的速度明显高于亲本，而且杂交子的耐高温和耐渗透压能力也有所提高。又如，日本学者将酿酒酵母TJ（35下发酵良好，具有絮凝性，耐酒精能力较差，产酒精能力最高为13%）和酿酒酵母N1（耐高温和耐酒精能力均强，无絮凝性）进行杂交筛选得到耐高温、耐高浓度酒精、絮凝性好的融合菌株AM12，发酵72h可生成酒精20%。该菌株在30～35范围内发酵酒精能力强，在45时，菌体仍能生长良好。
（五）原生质体融合
某些工业酵母菌株产酒精速度很快，但是对较高浓度的酒精却很敏感。其他一些工业酵母菌株产酒精速度很慢，但对较高浓度的酒精却有抗性。像这样的酵母菌株便可以通过原生质体融合（Protoplast fusion）技术进行遗传改造，使融合后的子代细胞获得两个亲本菌株的优良性状。例如，D'Amore等利用原生质体融合技术获得的1400菌株在20%葡萄糖培养基中可以产生10%（体积分数）的乙醇，在30%葡萄糖培养基中可以产生0.11g/mL的乙醇。在同样条件下，它的亲本菌株所产生的乙醇浓度要低得多。值得一提的是酵母菌的其他特性，如抗渗透压和抗热性也可以通过这种技术得到提高。
（六）稀有接合
稀有接合（rare mating）是近年来发展起来的用于酵母杂交的新技术。呼吸缺陷型（RD）细胞与营养缺陷型细胞混合培养在液体培养基中，在30下恒温振荡培养2～3d，收集并洗涤酵母菌细胞，然后把大量的细胞（约108个细胞）培养在乳酸、乙醇基础培养基中，继续在30培养数天，便可以在平板上选择到两个亲本菌株的融合产物。工业上使用的许多酵母菌株缺乏形成子囊孢子的能力，因此，获得这些酵母菌的营养缺陷型相当困难。但是，当它们生长在含有溴化乙锭的完全培养基中时，它们中某些细胞可被诱发形成呼吸缺陷型。这样便有可能利用呼吸缺陷型与营养缺陷型通过稀有接合技术获得两个亲本的融合细胞。这种融合的机理现在尚不清楚。稀有接合的另一个优点便是可以不考虑酵母菌的双倍体和接合型，但是利用这种技术获得融合细胞的几率很低。
（七）2-DOG抗性突变株的分离
许多酵母菌生长在高浓度葡萄糖培养基中时，它们的生长和发酵会受到抑制，这种现象叫做葡萄糖阻遏（glucose repression）。2-脱氧-D葡萄糖（2-DOG）是一种有毒的葡萄糖类似物，并且不能被代谢。当这种化合物被吸收进入细胞后，就被酵母菌葡萄糖激酶转化成2-DOG-6-磷酸，2-DOG-6-磷酸不能被进一步代谢。2-DOG抗性突变株可以在2-DOG培养基中生长，所以，这类突变株为葡萄糖去阻遏突变株。与亲本菌株比较，这类突变株在高浓度葡萄糖培养基中能快速地利用麦芽糖，并且在16°P麦芽汁中发酵生产酒精的速度有很大的改进。
（八）热冲击处理
近年来研究发现酵母菌细胞经过热冲击处理（heat shock treatment），其细胞存活率、酒精抗性和热抗性方面都有提高。具体操作如下：首先，把酵母菌细胞放在较低温度（大约30）下保温10min，然后放在较高温度（大约50）下继续保温10min；或让酵母菌细胞在较低酒精浓度培养基中于30下保温30min，然后在较高酒精浓度培养基中于50下继续保温10min。利用这种技术获得的抗高浓度酒精的酵母菌能在含有15%、16%和17%（体积分数）酒精的培养基中生长，与亲本菌株比较，具有较高的酒精生产能力。经过热冲击处理的酵母细胞抗酒精能力和细胞存活率提高，可能的原因是热冲击处理能诱发酵母细胞合成热冲击蛋白质，这些蛋白质与抗酒精能力有关，但其机制还不十分清楚。
（九）基因工程技术
酵母的酒精耐受力不是受单一基因控制，因此，通过基因工程技术提高酵母的酒精耐受力的报道较少，有关酒精酵母基因重组技术主要集中在构建能直接利用淀粉发酵酒精的工程菌株上。
二、流加（补料）培养
为了解决高浓度底物抑制问题，流加培养已被广泛地应用于各种微生物的高浓度发酵。流加操作的基本特点是，在初始培养基中采用较低的底物（糖）浓度，发酵过程中，再补加或流加浓糖液。培养过程中，可根据糖的消耗情况来确定糖的流加速度，使培养体系内维持较低的糖（底物）浓度，从而消除底物抑制。
流加培养最早应用在面包酵母的扩大培养中。在培养过程中通过测定尾气中微量酒精的含量来精确控制流加速率，使系统始终保持在比较低的糖浓度下和有适度的菌体生长，确保需氧发酵的条件，这样就可获得较高的酵母产量和较高的对糖转化率。青霉素的生产是使用分批流加方法进行次级代谢物生产的一个典型例子。研究表明，在快速生长期精确控制葡萄糖补入速率，维持适宜的葡萄糖含量，可使培养基中的溶解氧和pH维持一定，促使菌体茁壮生长，有利于后阶段中青霉素的生产。在青霉素生产期，则应控制流加速率，限制菌体生长，使青霉素的合成速率能达到最高值。除了可以解除上述阻遏效应以外，由于对培养系统具有一定的稀释效应，流加培养也是解除反应体系中有毒物质不利作用和降低培养液黏度的有效方法。如在青霉素发酵时苯乙酸钠（青霉素分子的前体）对产青霉素菌有毒害作用，采用流加操作，通过控制加料速率，可以限制该抑制物的含量，从而防止其对菌体的毒害作用。又如在谷氨酸生产中采用缓慢加料的流加操作法，可使那些原先认为对谷氨酸生产有抑制作用因而在分批培养中无法应用的营养物也能得到应用。
三、工艺条件控制
①采用营养丰富的培养基：据报道，在糖化醪中添加营养物质可提高酵母的渗透压耐性和酒精耐性，并最终提高酒精浓度。营养补充物包括蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质等。常用的添加物有维生素C、锌、磷、镁、钙、酵母抽提物、酪蛋白水解物、蛋白胨、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸等。如Thomas等通过添加酵母抽提物等物质，使酒精发酵浓度从12.0%提高到17.1%。
②低温培养：在低温情况下，酵母具有较强的发酵能力。如日本清酒采用低温酿造，其酒精含量达20%以上。英国帝国化学公司用基因重组菌株在26下发酵，其酒精含量可达25%，而常温发酵时的酒精含量仅为14%。
③保护剂的使用：我国传统法酿成的黄酒，其酒精含量高达25%以上。究其原因，是由于曲霉（米曲霉）或根霉菌所产生的蛋白质类物质对酵母的生长与发酵有促进作用，酵母的酒精耐性增强。保护剂一般分为由蛋白质和脂组成或由脂和表面活性物质组成两类。常用保护剂有米谷蛋白、清蛋白、曲霉菌丝、米曲霉-朊脂、麦角固醇-亚油酸-吐温80、豆粉等。
四、发酵与产品分离耦合
在发酵过程中，将产品分离除去，可有效地解除产物抑制，提高发酵速率和产品产量。这种将发酵与产品分离耦合的方法是目前生物工程领域重点研究课题之一。
①真空发酵法：在酒精发酵中采用真空发酵（罐压6.8kPa），发酵产生的酒精被蒸发抽走，再经冷凝后回收，发酵液中的酒精含量保持在4%左右。由于解除了酒精对发酵过程的抑制作用，酒精的生产速率可大幅度提高。
②萃取发酵法：萃取发酵法是将萃取剂加入反应器内，发酵醪中的产品被抽提至萃取相，从而解除产物抑制。在酒精发酵中，用十二烷醇或二丁酸苯二酸酯作萃取剂，发酵糖浓度可高达40%，酒精产率可提高5倍。
③吸附发酵法：将发酵液自反应器内引出，产物经吸附剂吸附后，发酵液再回到反应器继续发酵，从而解除产物抑制。在有机酸发酵中，常采用离子交换树脂作吸附剂，以解除有机酸发酵的产物抑制作用。
④膜分离-发酵法：将发酵液自反应器内引出，产物经膜分离回收后，发酵液再回到反应器内继续发酵，从而解除产物抑制。膜分离-发酵法的基本条件是底物为大分子物质，产物为小分子物质，且底物与产物的相对分子质量差别较大，以保证在膜分离时大部分底物返回反应器。
五、发酵罐的改造
改造发酵罐的主要目的是增强发酵罐的混合效果和提高三传（质量、热量、动量）性能和强度，常采用的技术措施有：
①改进机械搅拌与通风装置，以提高三传性能；
②不宜采用高径比太大的反应器，以保证较好的混合效果；
③采用罐外循环与机械搅拌相结合的反应器，以增强混合效果和强化三传；
④采用换热器罐外循环冷却系统，以提高冷却传热效果；
⑤采用冷冻循环冷却系统，强化传热。
参考文献
[1]陈洪章，李佐虎。酵母菌的高密度发酵。工业微生物，1998（1）：28～31
[2]耿艺介。透析培养。生物技术通讯，2000（1）：54～60
[3]李世杰等。苏云金杆菌深层发酵补料分批培养工艺研究。湖北农业科学，2001（1）：39～41
[4]陈坚等。发酵工程实验技术。北京：化学工业出版社，2003
[5]肖冬光等。酿酒活性干酵母的生产与应用技术。呼和浩特：内蒙古人民出版社，1994
