氧的供需與傳遞ppt課件(已修改)
2025-01-26 23:20 本頁面
【正文】 第六章 氧的供需與傳遞 溶氧 (DO)是需氧微生物生長所必需。在發(fā)酵過程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成為控制因素。 在 28℃氧在發(fā)酵液中的 100％飽和濃度只有 ，比糖的溶解度小 7000倍。 在對數(shù)生長期即使發(fā)酵液中的溶氧能達(dá)到100％空氣飽和度，若此時中止供氧，發(fā)酵液中溶氧可在 幾秒 (分 )鐘之內(nèi) 便耗竭，使溶氧成為限制因素。 第六章 氧的供需與傳遞 ?微生物細(xì)胞對 氧 的需求 ?氧在液體中的溶解特性 ?影響 氧的傳遞 速率的主要因素 ?控制溶氧的工藝手段 第一節(jié) 微生物細(xì)胞對氧的需求 ?好氣性微生物的生長發(fā)育和代謝活動都需要消耗氧氣。在發(fā)酵過程中必須供給適量無菌空氣，才能使菌體生長繁殖，積累所需要的代謝產(chǎn)物。 ?微生物只能利用溶解于液體中的氧。 ?由于各種好氣微生物所含的 氧化酶體系（如過氧化氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、黃素脫氫酶、多酚氧化酶等）的種類和數(shù)量不同，在不同環(huán)境條件下，各種需氧微生物的 吸氧量或呼吸程度 是不同的。 一、發(fā)酵過程中氧的需求 ?幾個重要基本參數(shù) ?呼吸強度（比耗氧速率） 單位質(zhì)量的 菌體 (以干重計 )在單位時間內(nèi)消耗氧的量 mmolO2/（ g干細(xì)胞 h ）。 用 Qo2 表示。 一、發(fā)酵過程中氧的需求 ?幾個重要基本參數(shù) ?耗氧速率 指單位體積 培養(yǎng)液 在單位時間內(nèi)的消耗氧的量，以 r 表示，單位為 [mmolO2/Lh] 。 一、發(fā)酵過程中氧的需求 ?幾個重要基本參數(shù) ? r=Qo2X 式中： r 耗氧速率 mmolO2/Lh； Qo2菌體呼吸強度 mmolO2/（ g干細(xì)胞 h ）； X 發(fā)酵液中菌體濃度，（ g/L） 一、發(fā)酵過程中氧的需求 ?幾個重要基本參數(shù) ?臨界氧濃度 在溶氧濃度低時，呼吸強度隨溶解氧濃度的增加而增加，當(dāng)溶氧濃度達(dá)到某一值后，呼吸強度不再隨溶解氧濃度的增加而變化時的溶解氧濃度 。用 C臨界表示 C臨界 滿足微生物呼吸的最低溶氧濃度 ,對產(chǎn)物而言 ,不影響產(chǎn)物合成所允許的最低氧濃度。 ?在臨界氧濃度以下，微生物的呼吸速率隨溶解氧濃度降低而顯著下降。 ?好氧微生物臨界氧濃度大約是飽和濃度的125％ 。 臨界溶氧濃度 CCr: 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。 二、 微生物對氧的需求 一般對于微生物： CCr: ＝ 1～ 15%飽和濃度 例： 酵母 *103 , % 產(chǎn)黃青霉 *102 mmolL1, % 定義： 氧飽和度＝發(fā)酵液中氧的濃度 /臨界溶氧溶度 對于微生物生長，只要控制發(fā)酵過程中氧飽和度 1. 問題：一般微生物的臨界溶氧濃度很小，是不是發(fā)酵過程中氧很容易滿足 ? 例：以微生物的耗氧速率 mmol O2L1S1 計， ( 為溶解氧濃度 ) 培養(yǎng)液中的溶解氧最多可用 ，因此必須連續(xù)通氣。 注意：由于產(chǎn)物的形成和菌體最適的生長條件，常常不一樣： 頭孢菌素 卷須霉素 生長 5% (相對于飽和濃度） 13% 產(chǎn)物 13% 8% 細(xì)胞培養(yǎng)中耗氧規(guī)律 A. 培養(yǎng)初期： QO2逐漸增高， x較小。 B. 在對數(shù)生長初期：達(dá)到 (QO2 )m，但此時 x較低，γ 并不高。 C. 在對數(shù)生長后期：達(dá)到 γ m, 此時 QO2 (QO2 )m ， xxm D. 對數(shù)生長期末： S↓, OTR↓, Q O2 ↓ 而 γ∝(Q O2 , x , OTR), 雖然 x=xm,但 QO OTR 占主導(dǎo)地位 ， 所以 γ↓ E. 培養(yǎng)后期： S→0 ， QO2 ↓↓, γ↓↓ 二、 微生物對氧的需求 ?影響微生物需氧量的因素很多 ? 菌體濃度 X ? Qo2 遺傳因素 菌齡 營養(yǎng)的成分與濃度 有害物質(zhì)的積累 培養(yǎng)條件 r=Qo2X 培養(yǎng)條件 ?培養(yǎng)基組成 、 溶氧濃度 和 發(fā)酵工藝條件 等 Darlin
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