【正文】 如：異亮氨酸，賴氨酸，蘇氨酸等 ，細胞呼吸受抑制時，才獲得最大量產(chǎn)物；若供氧充足，產(chǎn)物形成反而受抑制； 如：亮氨酸，纈氨酸，苯丙氨酸等 62 ? 但在實際生產(chǎn)過程中需注意： – 溶解氧濃度過低（代謝異常，產(chǎn)量降低） – 溶解氧濃度過高（代謝異常，菌體提前自溶） 63 ■ 實例一 在對黃色短桿菌 (Brevibacterium flavum)生物合成氨基酸進行研究時發(fā)現(xiàn) ， 溶氧濃度對相關(guān)的氨基酸的生物合成具有很大的影響 。因此，在生產(chǎn)頭孢菌素時，應(yīng)使其溶氧濃度遠大于臨界值，而在生產(chǎn)卷曲霉素時，則應(yīng)使其溶氧濃度低于臨界值。如牛鏈球菌發(fā)酵生產(chǎn)多糖，最重要的發(fā)酵條件是提供的空氣中要含 5%的 CO2 。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。 泡沫產(chǎn)生的原因 76 ?降低發(fā)酵設(shè)備的利用率 ?增加了菌群的非均一性 ?增加了染菌的機會 ?導(dǎo)致產(chǎn)物的損失 ?消泡劑會給后提取工序帶來困難 泡沫對發(fā)酵的不利影響 77 ?通氣與攪拌的強度 ?培養(yǎng)基的配比及原材料組成 ?培養(yǎng)基的破壞程度 ?接種量的大小 ?培養(yǎng)液本身性質(zhì)的變化 ?培養(yǎng)基滅菌的方法和操作 ?染菌 影響泡沫穩(wěn)定的因素 78 不同攪拌速度和通氣量對泡沫影響 79 不同濃度蛋白質(zhì)原科的起泡作用 80 滅菌時間對泡沫穩(wěn)定性的影響 81 發(fā)酵過程泡沫的變化 82 發(fā)酵過程泡沫控制的方法 ? 物理消沫法 ? 化學(xué)消沫法 83 物理消泡法 方 法 罐內(nèi)消沫法： 罐外消沫法： 原 理 靠機械力引起強烈振動或者壓力變化，促使泡沫破裂，或借機械力將排出氣體中的液體加以分離回收。 ? 不干擾分析系統(tǒng)，如溶解氧、 pH測定儀的探頭。 87 六、補料控制 基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響 88 補料控制目的 ?解除基質(zhì)過濃的抑制 ?解除產(chǎn)物的反饋抑制 ?解除葡萄糖分解代謝阻遏效應(yīng) 89 ?補充微生物能源和碳源的需要。因此，欲建立分批補料培養(yǎng)的數(shù)學(xué)模型及選擇最佳控制程序都必須充分了解微生物在發(fā)酵過程中的代謝規(guī)律及對環(huán)境條件的要求。例如生產(chǎn)大曲酒、麩曲酒就是典型的固態(tài)發(fā)酵。進窖時原料淀粉含量不能太高，在發(fā)酵過程中一部分能量被放出，升高了發(fā)酵溫度，一般發(fā)酵過程中，淀粉含量降低％時，酒醅溫度實際約上升 2℃ 左右。但入窖 水分過高 ，會引起糖化和發(fā)酵作用加快，升溫過猛，使發(fā)酵不徹底；而 水分過少 ，會引起酒醅發(fā)干，殘余淀粉高，酸度過低，槽不柔軟，影響發(fā)酵正常進行；一般大曲酒入窖水分為 53~57％，小曲 57~62％，因原料而異，冬天與夏天也不同。 ?罐壓的高低與氧， CO2在培養(yǎng)液中的溶解度有關(guān)，間接影響菌體代謝。 ?一般控制在 ~ 空氣流量 107 ?粘度大小可作為細胞生長或細胞形態(tài)的標志之一。 ?基質(zhì)濃度的變化對產(chǎn)生菌的生長和產(chǎn)物的合成有重要影響，也是提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的重要控制手段。從而了解產(chǎn)生菌的呼吸代謝規(guī)律。 ? 參數(shù)測定方法有： – 在線測定 – 取樣測定（離線測定） 124 ■ 參數(shù)在線測定的優(yōu)點及問題 優(yōu)點： ?主要是及時、省力，且可從繁瑣操作中解脫出來，便于用計算機控制。 127 根據(jù)反應(yīng)平衡原理有： a＝ Yc :26:2406:26:24February 10, 2023 ? 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 :26:2406:26Feb2310Feb23 ? 1世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。 , February 10, 2023 ? 閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。 2023年 2月 10日星期五 6時 26分 24秒 06:26:2410 February 2023 ? 1一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。勝人者有力，自勝者強。 。 2023年 2月 10日星期五 6時 26分 24秒 06:26:2410 February 2023 ? 1做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。 , February 10, 2023 ? 雨中黃葉樹，燈下白頭人。 125 ■ 發(fā)酵工業(yè)用的傳感器應(yīng)滿足的要求 1)傳感器能經(jīng)受高壓蒸汽滅菌； 2)傳感器及其二次儀表具有長期穩(wěn)定性； 3)最好能在過程中隨時校正； 4)探頭材料不易老化，使用壽命長； 5)探頭安裝使用和維修方便； 6)解決探頭敏感部位被物料 (反應(yīng)液 )粘住、堵塞問題； 7)價格合理，便于推廣應(yīng)用。 117 四、間接參數(shù) ? 根據(jù)發(fā)酵液的菌體量和單位時間的菌濃、溶氧濃度、基質(zhì)濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)的變化值，可分別計算出菌體的比生長速率、氧的比消耗速率、基質(zhì)的比消耗速率和產(chǎn)物比生產(chǎn)速率。 氧化還原電位 113 是發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量高低，代謝正常與否的重要參數(shù)，也是決定發(fā)酵周期長短的根據(jù)。 粘度 108 能及時反映單細胞生長狀況。 發(fā)酵罐的容積 (L) 攪拌轉(zhuǎn)速范圍 (r/min) 3 200~2023 10 200~1200 30 150~1000 50 100~800 200 50~400 500 50~300 10000 25~200 50000 25~160 105 ?指攪拌器攪拌時所消耗的功率，常指每立方米發(fā)酵液所消耗的功率（ kW/m3）。 ? 在發(fā)酵過程中對 pH、 溫度進行連續(xù)控制，中間分析也與好氣發(fā)酵相似 。在發(fā)酵過程中酸度增加的原因，主要是雜菌的影響，淀粉濃度過高，糖化快，細菌生長繁殖快，造成酒醅酸度升高，也反過來影響酵母的生長，影響發(fā)酵，酸度低又影響糖化速度。當(dāng)采用 20~30℃ 低溫時，糖化酶作用緩慢，故糖化時間要延長。 95 七、厭氧發(fā)酵工藝要求與控制 ? 發(fā)酵工業(yè)中，由于使用微生物不同，其代謝規(guī)律不一樣，因而有的是需氧發(fā)酵，有的是厭氧發(fā)酵，也稱靜置培養(yǎng)。 ?為實現(xiàn)這一目標，在中間補料控制時，必須選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)和補料速率。 ? 高級醇類 十八醇是較常用的一種，可以單獨或與載體 — 起使用。 85 選擇消泡劑的依據(jù) ? 對發(fā)酵過程無毒，對人、畜無害和不影響酶的生物合成。 ?另一種泡沫是出現(xiàn)在粘稠的菌絲發(fā)酵液當(dāng)中。 CO2對發(fā)酵影響的機理 72 CO2的控制 CO2在發(fā)酵液中的濃度變化不像溶解氧那樣有一定的規(guī)律。在發(fā)酵過程中， CO2有可能對發(fā)酵有促進作用，也有可能有抑制作用。從合成途徑中可知，谷氨酸和天冬氨酸族的氨基酸來自于三羧酸循環(huán)(TCA)的中間體，而苯丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸來自于糖酵解的中間體，即來自于丙酮酸和磷酸稀醇式丙酮酸。 Dissolved Oxygen Concentration QO2 Ccritical 59 ■ 某些微生物的臨界氧濃度 微 生 物 溫度（ ?C） 臨界氧濃度 （ mmol/L） 固 氮 菌 30 大腸桿菌 37 酵 母 30 產(chǎn)黃青霉 24 60 溶氧對發(fā)酵的影響 由此可知，只有使溶氧濃度高于其臨界值，才能維持菌體的最大比攝氧率，得到最大的菌體合成量。 53 Johnson(1964)得出如下方程： CBYA ??A為燃燒 1g底物成 CO H2O和 NH3（ 如底物中有氮存在 ） 所需氧的量 ， 此值易于計算獲得 ； B為燃燒 1g菌體成 CO H2O和 NH3所需氧的量 ， 如果菌體組分已知的話 ， 則也可計算獲得 。 最適 pH的選擇 48 ? 最適 pH與微生物生長，產(chǎn)物形成之間相互關(guān)系有四種類型： ? 菌體比生長速率 μ和產(chǎn)物比生產(chǎn)速率 QP的最適 pH在一個相似的較寬的范圍內(nèi)（比較容易控制）； ? μ較寬， Qp范圍較窄，或 μ較窄， Qp范圍較寬（難控制，應(yīng)嚴格控制）； ? μ和 Qp對 pH都很敏感，其最適 pH相同（應(yīng)嚴格控制）； ? 更復(fù)雜， μ和 Qp對 pH都很敏感，并有各自的最適 pH（ 難度最大）； 49 ?調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方 ?調(diào)節(jié)碳氮比（ C/N） ?添加緩沖劑 ?補料控制 – 直接加酸加堿 – 補加碳源或氮源 pH的控制 50 ? 大多數(shù)發(fā)酵過程是好氧的，因此需要供氧。 – 溫度的選擇還應(yīng)考慮培養(yǎng)基成分和濃度 最適溫度的確定 41 發(fā)酵罐：夾套（ 10M3以下 ）