【正文】 2023年 2月 10日星期五 上午 6時(shí) 26分 24秒 06:26: ? 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。 2023年 2月 10日星期五 6時(shí) 26分 24秒 06:26:2410 February 2023 ? 1空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。 , February 10, 2023 ? 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。 :26:2406:26Feb2310Feb23 ? 1故人江海別，幾度隔山川。CHxOyNz+YcpC Pa V/ R/min KW 透光度 l/h 傳感器 壓力表 傳感器 傳感器 傳感器 粘度計(jì) 傳感器 傳感器 間接計(jì)算 維持生長(zhǎng) 、 合成 維持正壓 、 增加溶氧 供氧 、 排泄廢氣 、 提高 KLa 物料混合 、 提高 KLa 反映攪拌情況 、 KLa 反映菌的生長(zhǎng) 、 KLa 反映菌的生長(zhǎng)情況 反映發(fā)酵代謝情況 反映供氧效率 物理參數(shù) 122 參數(shù)名稱 單位 測(cè)試方法 意義、主要作用 pH 基質(zhì)濃度 溶解氧濃度 氧化還原電位 產(chǎn)物濃度 尾氣氧濃度 尾氣 CO2濃度 菌體濃度 RNA、 DNA含量 ATP、 ADP、 AMP NADH含量 攝氧率 呼吸強(qiáng)度 呼吸商 比生長(zhǎng)速率 g/ml ppm mV g/ml Pa % G(DCW)/ml Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g gO2/ gO2/g菌 .h 1/h 傳感器 取樣 傳感器 傳感器 取樣 傳感器 傳感器 取樣 取樣 取樣 取樣 間接計(jì)算 間接計(jì)算 間接計(jì)算 間接計(jì)算 了解生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成 了解生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成 反映氧供需情況 反映菌的代謝情況 產(chǎn)物合成情況 了解耗氧情況 了解菌的呼吸情況 了解生長(zhǎng)情況 了解生長(zhǎng)情況 了解能量代謝活力 了解菌的合成能力 了解耗氧速率 了解比耗氧速率 了解菌的代謝途徑 了解生長(zhǎng) 化學(xué)、生物參數(shù) 123 ? 目前較常測(cè)定的參數(shù)有溫度、罐壓、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速、 pH、 溶氧、基質(zhì)濃度、菌體濃度 (干重、離心壓縮細(xì)胞體積 %)等。 ?尾氣中 CO2是產(chǎn)生菌呼吸放出的 CO2 。 ?pH的高低與菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成有著重要的關(guān)系。 攪拌功率 106 ?指單位時(shí)間內(nèi)單位體積發(fā)酵液通入空氣的體積。 ?溫度的高低與下列參數(shù)有密切關(guān)系 ?發(fā)酵中的酶反應(yīng)速度 ?菌體生長(zhǎng)速度 ， 產(chǎn)物合成速度 ?氧在培養(yǎng)液中的溶解度 ， 傳遞速度 103 ?發(fā)酵罐維持的壓力。一般控制在~。因在窖內(nèi)部沒(méi)有冷卻或加熱裝置，這樣只好把進(jìn)窖溫度控制得比較低 (18~22℃) 。 – 固態(tài)發(fā)酵（如白酒）； – 液態(tài)發(fā)酵（如酒精、丙酮、丁醇、乳酸、啤酒）。 補(bǔ)料控制的策略 92 補(bǔ)料控制參數(shù)的選擇 ? 為了有效地進(jìn)行中間補(bǔ)料，必須選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)，以及了解這些參數(shù)與微生物代謝、菌體生長(zhǎng)、基質(zhì)利用以及產(chǎn)物形成之間的關(guān)系。聚二酵具有消沫效果持久的特點(diǎn)，尤其適用于霉菌發(fā)酵。 ? 不影響以后的提取過(guò)程。泡沫與液體間沒(méi)有明顯的波面界限，在鼓泡的發(fā)酵液中氣體分散相占的比例由下而上地逐漸增加。在發(fā)酵過(guò)程中通常通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)和攪拌來(lái)控制。例如，發(fā)酵液中 CO2的濃度達(dá)到 101mol， 就會(huì)嚴(yán)重抑制酵母的生長(zhǎng)；當(dāng)進(jìn)氣口CO2的含量占混合氣體的 80%時(shí)，酵母活力與對(duì)照相比降低 20%。他們的研究表明，頭孢菌素產(chǎn)生菌的臨界氧濃度在 0~7％的空氣飽和度間；而對(duì)卷曲霉素產(chǎn)生菌則為 13~23％。但是，發(fā)酵工業(yè)的目標(biāo)是要得到菌體發(fā)酵的產(chǎn)物而不是菌體本身。 因此， A/Y為燃燒生成 1g菌體的底物所需的氧，而 B為燃燒菌體所需氧的量；它們之間的差為 C，即為轉(zhuǎn)化底物成菌體所需氧的量。 ? 氧在水中的溶解度比葡萄糖要小約 6000倍左右 (氧在水中的飽和度約為 l0mg/L) 。因此，必須掌握發(fā)酵過(guò)程中 pH的變化規(guī)律，及時(shí)監(jiān)測(cè)并加以控制，使它處于最佳的狀態(tài)。 38 μ與 α與溫度有關(guān) 根據(jù) Arrenhnius公式 μ = AeE/RT α = A’eE’/RT 通常 E’大于 E， 所以 α比 μ對(duì)溫度變化更為敏感。 ? 輻射熱可通過(guò)罐內(nèi)外的溫差求得，一般不超過(guò)發(fā)酵熱的 5%。 抗生素相對(duì)活性為 1 抗生素相對(duì)活性為 發(fā)酵過(guò)程中生物熱的變化 30 在四環(huán)素發(fā)酵中，還發(fā)現(xiàn)生物熱和菌的呼吸強(qiáng)度的變化有對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是在 80小時(shí)以前。 25 第二節(jié) 發(fā)酵工藝的控制 工藝條件控制的目的：就是要為生產(chǎn)菌創(chuàng)造一個(gè)最適的環(huán)境，使我們所需要的代謝活動(dòng)得以最充分的表達(dá)。 ）：菌體濃度（）：產(chǎn)物合成速度（比例常數(shù)LgXhLgXdtdPdtdP//:????■ 非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型 nongrowth associated 16 ■ 分批發(fā)酵的分類(lèi)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)意義 從上述分批發(fā)酵類(lèi)型可以分析： ?如果生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型（如菌體與初級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜采用有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，延長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期； ?如果產(chǎn)品是非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型（如次級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜縮短對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長(zhǎng)平衡期，以提高產(chǎn)量。s fermentation classification （按照產(chǎn)物生成與菌體生長(zhǎng)是否同步 ） – 生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型 (第一類(lèi)型） – 生長(zhǎng)無(wú)關(guān)聯(lián)型（第二，三類(lèi)型） 11 ■第一類(lèi)型（生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型） ?產(chǎn)物直接來(lái)源于產(chǎn)能的初級(jí)代謝（自身繁殖所必需的代謝），菌體生長(zhǎng)與產(chǎn)物形成不分開(kāi)。 5 分批發(fā)酵的定義 ? 是指在一封閉系統(tǒng)內(nèi)含有初始限量基質(zhì)的發(fā)酵方式。 3 代謝曲線 代謝變化是反映發(fā)酵過(guò)程中菌體的生長(zhǎng)，發(fā)酵參數(shù)（培養(yǎng)基，培養(yǎng)條件等）和產(chǎn)物形成速率三者間的關(guān)系。 ● 不會(huì)產(chǎn)生菌種老化和變異等問(wèn)題 ● 缺點(diǎn) ● 非生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)、設(shè)備利用率低。 ?????Xd tdPPdtdPQX14 產(chǎn)物形成與生長(zhǎng)有關(guān)，如酒精、某些酶等。 22 連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn) – 能維持低基質(zhì)濃度； – 可以提高設(shè)備利用率和單位時(shí)間的產(chǎn)量； – 便于自動(dòng)控制。生物熱的大小還與菌體的呼吸強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系?？諝膺M(jìn)入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換。當(dāng)溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高。 – 溫度的選擇要參考其它發(fā)酵條件。應(yīng)按發(fā)酵過(guò)程的不同階段分別控制不同的 pH范圍。 52 Darlington(1964)以 100克酵母菌體 (干重 )的組分，并對(duì)由碳?xì)浠衔锖吞妓衔锷a(chǎn)酵母推導(dǎo)得到如下方程式： OHCOOHCOOCH ???? OHCOHCO ????根據(jù) Darlington方程式，可知同樣生 100g菌體，用碳?xì)浠衔锼璧难跫s為用碳水化合物生產(chǎn)時(shí)的 3倍。 臨界氧濃度（ C臨 ）：指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度，或微生物對(duì)發(fā)酵液中溶解氧濃度的最低要求。 64 當(dāng)溶氧濃度低于 ，谷氨酸和天冬氨酸族氨基酸合成受到影響，但苯丙氨酸，纈氨酸和亮氨酸最佳合成的溶氧濃度分別為 、 。它是細(xì)胞代謝的重要指標(biāo)。 ● 培養(yǎng)液中的 CO2主要作用于細(xì)胞膜的脂質(zhì)核心部位； ● HCO3影響細(xì)胞膜的膜蛋白。如在某些稀薄的前期發(fā)酵液或種子培養(yǎng)液中所見(jiàn)到的。 ? 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。 ? 聚醚類(lèi)：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 )。 補(bǔ)料的內(nèi)容 90 ?控制微生物的中間代謝，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。 ? 例如，用連續(xù)培養(yǎng)方法測(cè)定了在不同比生長(zhǎng)速率下青霉素生產(chǎn)菌產(chǎn)黃青霉的碳、氯、氧、磷、硫和乙酸鹽及菌最適生長(zhǎng)所需的各種基質(zhì)的補(bǔ)料速率。 ? 發(fā)酵過(guò)程中，一般都采用比較低的溫度，讓糖化作用和發(fā)酵作用同時(shí)進(jìn)行；即采用邊糖化邊發(fā)酵的工藝