發(fā)酵與釀造工程學(xué)基礎(chǔ)及主要設(shè)備(文件)
【正文】 通氣 可以供給大量的氧：通氣量與菌種 、 培養(yǎng)基性質(zhì) 、培養(yǎng)階段有關(guān) 。 攪拌 則能使新鮮氧氣更好地與培養(yǎng)液混合 ， 保證氧的最大限度溶解 ， 并且攪拌有利于熱交換 ， 使培養(yǎng)液的溫度一致 ， 還有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝物的分散 。 三 、 pH對(duì)發(fā)酵 的影響及其控制 發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液的 pH值是微生物在一定環(huán)境條件下代謝活動(dòng)的綜合指標(biāo)，是一項(xiàng)重要的發(fā)酵參數(shù)。 1. pH對(duì)發(fā)酵的影響 培養(yǎng)基中的 pH值與微生物生命活動(dòng)有著密切關(guān)系，各種微生物有其可以生長(zhǎng)的和最適生長(zhǎng)和最適生產(chǎn)的 pH范圍。 谷氨酸發(fā)酵，在中性和微堿性條件下積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和 N乙酰谷氨酰胺 (5)pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響 生長(zhǎng) 合成 pH對(duì)菌體生長(zhǎng)影響比產(chǎn)物合成影響小 例 青霉素：菌體生長(zhǎng)最適 ~,~ 四環(huán)素：菌體生長(zhǎng)最適 ~， ~ X pH 四環(huán)素 pH值過(guò)高、過(guò)低都會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖以及代謝產(chǎn)物的積累。 微生物通過(guò)其活動(dòng)也能改變環(huán)境的 pH值，菌體本身具有調(diào)節(jié)周圍 pH 的能力。 若陰離子 (如醋酸根 、 磷酸根 )被吸收或氮源被利用后產(chǎn)生 NH3 ， 則 pH上升；陽(yáng)離子 (如 NH K+ )被吸收或有機(jī)酸的積累 ， 使 pH下降 。 同一菌種根據(jù)不同階段，生長(zhǎng)期采用最適生長(zhǎng)的 pH， 在產(chǎn)物采用最適產(chǎn)物合成的 pH。通氣攪拌，外界壓力的影響， ? 控制方法可采用加大通氣速率，或提高攪拌轉(zhuǎn)速，或適當(dāng)增加罐壓； ? 增加通氣速率，可增加溶氧濃度，降低二氧化碳濃度； ? 增加罐壓或提高攪拌速率有利于溶氧提高，同時(shí)也使二氧化碳濃度增加。 ? 緩慢利用碳源 多為聚合物，為菌體緩慢利用，有利于延長(zhǎng)產(chǎn)物合成，特別有利于延長(zhǎng)抗生素發(fā)酵的分泌期， ? 乳糖（青霉素發(fā)酵），蔗糖（頭孢菌素 C發(fā)酵），麥芽糖（鹽霉素發(fā)酵），玉米油（核黃素發(fā)酵），半乳糖（生物堿堿發(fā)酵）。也有快速利用氮源和緩慢利用氮源。 ? 生產(chǎn)上發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用混合氮源，如鏈霉素發(fā)酵采用硫酸銨和黃豆餅粉。 ? 微生物可生長(zhǎng)的磷酸鹽濃度為 ～ 300mmol/L； ? 微生物次級(jí)代謝合成最高的磷酸鹽濃度為 1mmol/L； ? 金霉素?zé)捗咕沫h(huán)素發(fā)酵最適菌體生長(zhǎng)磷濃度 65～ 70181。泡沫是一種膠體體系； 面上泡沫，分布在醪液上面，氣液界面明顯，氣相比例大； 面下泡沫，又稱流態(tài)泡沫，分布在醪液中，氣液界面不明顯，體系穩(wěn)定； （一）泡沫形成的原因 因?yàn)榕菽菤怏w在液體中的粗分散體，產(chǎn)生泡沫的首要條件是氣體和液體發(fā)生接觸。 含助泡劑 在純凈的氣體、純凈的液體之外，必須存在第三種物質(zhì)，才能產(chǎn)生氣泡。 起泡速度高于破泡速度 起泡的難易，取決于液體的成分及所經(jīng)受的條件；破泡的難易取決于氣泡和泡破滅后形成的液滴在表面自由能上的差別；同時(shí)還取決于泡沫破裂過(guò)程進(jìn)行得多快這一速度因素。 發(fā)酵過(guò)程泡沫產(chǎn)生的原因 （ 1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度 通氣大、攪拌強(qiáng)烈可使泡沫增多，因此在發(fā)酵前期由于培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分消耗少，培養(yǎng)基成分豐富，易起泡。 （ 2）培養(yǎng)基配比與原料組成 培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，黏度大，產(chǎn)生泡沫多而持久，前期難以攪拌。菌種生長(zhǎng)慢的可以加大接種量 （ 4）滅菌質(zhì)量 培養(yǎng)基滅菌質(zhì)量不好，糖氮被破壞，抑制微生物生長(zhǎng)，使種子菌絲自溶，產(chǎn)生大量泡沫，加消泡劑也無(wú)效。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，雜菌會(huì)長(zhǎng)入發(fā)酵罐而造成染菌。另外，菌體也有穩(wěn)定泡沫的作用。 ?優(yōu)點(diǎn)：不需要引進(jìn)外界物質(zhì)、節(jié)省原材料、減少污染機(jī)會(huì) ?缺點(diǎn)：不能從根本眾消除引起穩(wěn)定泡沫的因素。 ? 消泡作用迅速，效果高和持久性能好 ? 能耐高壓蒸氣滅菌而不變性，在滅菌溫庫(kù)下對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性或不形成腐蝕性產(chǎn)物。 ? 最好還能做到不影響氧的傳遞。據(jù)報(bào)導(dǎo)，它與冷榨豬油一起控制青霉素發(fā)酵的泡沫，效果較好。 ?3. 放罐的指標(biāo)參數(shù) :產(chǎn)物含量，菌絲形態(tài)，pH值，醪液的外觀色彩，粘度等 。 ? 硅酮類 硅酮類消沫劑主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。 ? 聚醚類：在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油 (又稱泡敵 )。 ? 消泡劑的來(lái)源多，價(jià)格低，添加裝置簡(jiǎn)單。 當(dāng)泡沫的液膜具有較大的表面粘度時(shí)，可以加入某些分子內(nèi)聚力較小的物質(zhì)，以降低液膜的表面粘度，使液膜的液體流失，導(dǎo)致泡沫破裂。 （四）發(fā)酵過(guò)程泡沫控制的方法 ?原理：靠機(jī)械力引起強(qiáng)烈振動(dòng)或者壓力變化，促使泡沫破裂，或借機(jī)械力將排出氣體中的液體加以分離回收。 （三）發(fā)酵過(guò)程泡沫的變化 在發(fā)酵過(guò)程中，培養(yǎng)液的性質(zhì)隨微生物的代謝活動(dòng)而不斷變化，影響了泡沫的消長(zhǎng)。 影響菌的呼吸 如果氣泡穩(wěn)定，不破碎，那么隨著微生物的呼吸，氣泡中充滿二氧化碳，而且又不能與空氣中氧進(jìn)行交換，這樣就影響了菌的呼吸。如培養(yǎng)基適當(dāng)稀一些，接種量大一些，生長(zhǎng)速度快些，前期就容易攪拌。攪拌轉(zhuǎn)速也如此。體系的起泡程度是起泡難易和泡沫穩(wěn)定性兩個(gè)因素的綜合效果。當(dāng)形成氣泡時(shí)，液體中出現(xiàn)氣液界面，這些助泡劑就會(huì)形成定向吸附層。氣液接觸大致有以下兩類情況： （ 1）氣體從外部進(jìn)入液體，如攪拌液體時(shí)混入氣體 （ 2）氣體從液體內(nèi)部產(chǎn)生。g/L； ? 青霉素發(fā)酵以 ％磷酸二氫鉀最佳； ? 另外，其他成分也會(huì)影響發(fā)
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