【正文】 藝。采用最優(yōu)的補(bǔ)科程序也是依賴于比生長曲線形態(tài)、產(chǎn)物生成速率及發(fā)酵的初始條件等情況。 ? 硅酮類 硅酮類消沫劑主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。 ? 消沫劑的來源多，價(jià)格低，添加裝置簡單。 泡沫的類型 75 ?由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成（通風(fēng)、攪拌）； ?發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成（發(fā)泡性物質(zhì)）。 73 五、發(fā)酵過程中的泡沫及其控制 泡沫的性質(zhì) 泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。 70 ?CO2對發(fā)酵也有影響 ?對發(fā)酵促進(jìn)。但就抑制抗生素生物合成的溶氧濃度來說，對頭孢菌素為低于 1020％；而對卷曲霉素則為 8％。因此，由氧饑餓而引起的細(xì)胞代謝干擾，可能對形成某些產(chǎn)物是有利的；同理，當(dāng)提供的氧濃度遠(yuǎn)大于臨界值時(shí)，雖對菌體形成無妨，但也許能刺激產(chǎn)物的形成；所以，某種產(chǎn)物形成的最佳條件可能不同于菌體生長的最佳通氣條件。 54 將 Johnson方程式應(yīng)用于利用葡萄糖和烷烴生產(chǎn)酵母的下列方程式為： ????YYgmmolCgmmolC）（對烷烴）（對葡萄糖如果對葡萄糖來說 Y值取 50％ ， 而對烷烴來說 Y值取 100％ ； 則： C對葡萄糖 ＝ mmol氧 /g菌體； C對烷烴 ＝ mmol氧 /g菌體； 55 Mateles(1971)推導(dǎo)得一種碳源與需氧間關(guān)系的方程式，他假定代謝產(chǎn)物僅為菌體、 COH2O； 以及菌體的正常組分 C為 53％、 N為 12％、 O為 19%、 H為 7％，則 ：碳源的分子量成量：與碳源有關(guān)的菌體生菌體形成的克數(shù)耗氧的克數(shù)MYMYOHC ?????56 Mateles利用此關(guān)系式對許多菌體 利用各種基質(zhì)所需的氧進(jìn)行了計(jì)算 基 質(zhì) 微生物 g氧 /g干菌體 葡萄糖 大腸桿菌 甲 醇 假單孢菌 C 辛 烷 假單孢菌 生長于不同基質(zhì)上的不同微生物的需氧要求 57 上述方程式與生物物質(zhì)的形成有關(guān)，并假定微生物除產(chǎn)生水、二氧化碳外，無其它產(chǎn)物形成。 許多發(fā)酵的生產(chǎn)能力受到氧利用限制，因此氧成為影響發(fā)酵效率的重要因素。盡管多數(shù)微生物能在 3~4個(gè) pH單位的 pH范圍內(nèi)生長，但是在發(fā)酵工藝中，為了達(dá)到高生長速率和最佳產(chǎn)物形成，必須使 pH在很窄的范圍內(nèi)保持恒定。 39 例：青霉菌生產(chǎn)青霉素 青霉菌生長活化能 E=34kJ/mol 青霉素合成活化能 E=112kJ/mol 青霉素合成速率對溫度較敏感，溫度控制相當(dāng)重要。 34 發(fā)酵熱的測定 （ 1）通過測定一定時(shí)間內(nèi)冷卻水的流量和冷卻水進(jìn)出口溫度，由下式求得這段時(shí)間內(nèi)的發(fā)酵熱。從此實(shí)驗(yàn)中還可看到，當(dāng)產(chǎn)生的生物熱達(dá)到高峰時(shí)，糖的利用速度也最大。 26 一、溫度對發(fā)酵的影響及控制 影響發(fā)酵溫度的因素 產(chǎn)熱因素：生物熱 攪拌熱 散熱因素：蒸發(fā)熱 輻射熱 27 發(fā)酵熱 發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。 17 ■ 典型的分批發(fā)酵工藝流程 18 二、補(bǔ)料分批發(fā)酵 定義 ● 補(bǔ)料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵或流加分批發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的發(fā)酵方式。 ?例如單細(xì)胞蛋白和葡萄糖酸的發(fā)酵 ：產(chǎn)物合成的比速率菌體）產(chǎn)物成比例（：生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物的形或PXd tdPPdtdPggx/????????12 ■第二類型（部分生長關(guān)聯(lián)型） ?產(chǎn)物也來源于能量代謝所消耗的基質(zhì) ，但產(chǎn)物的形成在與初級代謝分開的次級代謝中 ， 出現(xiàn)兩個(gè)峰 ， 菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期 ， 出現(xiàn)產(chǎn)物形成高峰 。在這一過程中，除了氧氣、消泡劑及控制 pH的酸或堿外，不再加入任何其它物質(zhì)。 ? 了解生產(chǎn)菌種在具有合適的培養(yǎng)基、pH、 溫度和通氣攪拌等環(huán)境條件下對基質(zhì)的利用、細(xì)胞的生長以及產(chǎn)物合成的代謝變化，有利于人們對生產(chǎn)的控制。 7 ● 優(yōu)點(diǎn) ● 操作簡單； ● 操作引起染菌的概率低。 ?如抗生素發(fā)酵。 20 補(bǔ)料分批發(fā)酵的類型 ? 補(bǔ)料方式 – 連續(xù)流加 – 不連續(xù)流加 – 多周期流加 ? 補(bǔ)料成分 – 單一組分流加 – 多組分流加 ? 控制方式 – 反饋控制 – 無反饋控制 21 四、連續(xù)發(fā)酵 定義 ● 培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時(shí)放出含有產(chǎn)品的相同體積發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)料液量維持恒定，微生物在近似恒定狀態(tài)（恒定的基質(zhì)濃度、恒定的產(chǎn)物濃度、恒定的 pH、恒定菌體濃度、恒定的比生長速率）下生長的發(fā)酵方式。 ? 用途：合成高能化合物， 供微生物生命代謝活動 熱能散發(fā) ? 影響生物熱的因素：生物熱隨菌株，培養(yǎng)基，發(fā)酵時(shí)期的不同而不同。 Q攪拌 =3600（ P/V） 3600： 熱功當(dāng)量（ kJ/（ ）） （ P/V）： 通氣條件下單位體積發(fā)酵液所消耗的功率（ kW/m3） 32 ? 蒸發(fā)熱：通入發(fā)酵罐的空氣，其溫度和濕度隨季節(jié)及控制條件的不同而有所變化。在低于 30 ℃ 溫度下，該菌種合成金霉素能力較強(qiáng)。 ?最適發(fā)酵溫度的選擇 – 在發(fā)酵的整個(gè)周期內(nèi)僅選一個(gè)最適培養(yǎng)溫度不一定好。 ?最適 pH與菌株，培養(yǎng)基組成，發(fā)酵工藝有關(guān)。從這些測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)菌體的需氧似乎完全取決于培養(yǎng)基中的碳源。溶氧濃度對比攝氧率 (QO2每克干菌體每小時(shí)所消耗的氧的毫摩爾數(shù) )用米氏型曲線表示。 因此 ， 氧安全值低于最大呼吸率就意味著其溶氧濃度低于臨界值 。 68 四、 CO2對發(fā)酵的影響及控制 CO2是微生物的代謝產(chǎn)物，同時(shí)也是某些合成代謝的基質(zhì)。如對肌苷、異亮氨酸、組氨酸、抗生素等發(fā)酵的抑制 ?影響發(fā)酵液的酸堿平衡 71 ● CO2及 HCO3主要是影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膜的流動性及表面電荷密度發(fā)生改變，影響到細(xì)胞膜的輸送效率，導(dǎo)致細(xì)胞生長受到抑制、形態(tài)發(fā)生改變。 74 ?一類存在于發(fā)酵液的液面上，這類泡沫氣相所占比例特別大，并且泡沫與它下面的液體之間有能分辮的界線。 84 化學(xué)消泡法 機(jī) 理 ? 當(dāng)泡沫的表層存在著由極性的表面活性物質(zhì)形成雙電層時(shí)，可以加入另一種具有相反電荷的表面活性劑，以降低泡沫的機(jī)械強(qiáng)曲或加入某些具有強(qiáng)極性的物質(zhì)與發(fā)泡劑爭奪液 膜上的空間，降低液膜強(qiáng)度，使泡沫破裂。 86 消泡劑的種類和性能 ? 天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、魚油及豬油等。 ?補(bǔ)充微量元素或無機(jī)鹽。 連續(xù)補(bǔ)料和分批補(bǔ)料發(fā)酵的比較 )()( 2mmolmmlOQsXOURK糖耗耗氧量??94 補(bǔ)料速率的確定 ? 優(yōu)化補(bǔ)料速率也是補(bǔ)料控制中十分重要的一環(huán)，因?yàn)轲B(yǎng)分和前體需要維持適當(dāng)?shù)臐舛龋鼈儎t以不同的速率被消耗，所以補(bǔ)料速率要根據(jù)微生物對營養(yǎng)等的消耗速率及所設(shè)定的培養(yǎng)液中最低維持濃度而定。除原料蒸煮過程能起到滅菌作用外，空氣、水、工具和場所，窖池等都存在大量的多種多樣的微生物，并把這些微生物帶到發(fā)酵原料中，它們與曲中的微生物一起協(xié)同作用，生產(chǎn)出豐富的香味物質(zhì)，因此固體厭氣發(fā)酵是多菌種的混合發(fā)酵。 98 固體發(fā)酵的 pH控制 ? 一般工廠用酸度表示。 100 液態(tài)發(fā)酵 ? 厭氣發(fā)酵在液體狀態(tài)下進(jìn)行，液體發(fā)酵速度快，發(fā)酵完全，發(fā)酵周期短，原料利用率高，而且適于大規(guī)模機(jī)械化、連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。 壓力 104 攪拌轉(zhuǎn)速 ?是指攪拌器在發(fā)酵罐中轉(zhuǎn)動速度。 ?粘度的大小可改變氧傳遞的阻力。 ?利用 DO濃度的變化，可以了解微生物對氧利用的規(guī)律，反映發(fā)酵的異常情況，是一個(gè)重要的控制參數(shù)。分別表示菌體生長情況，能量代謝能力，生物合成能力。一般培養(yǎng)液中同時(shí)存在三相，即液、氣、固體不溶物或油； ?發(fā)酵要求純種培養(yǎng)，培養(yǎng)基和有關(guān)設(shè)備需用高壓蒸汽滅菌。w b＝ (1YcYcp+m/4n/2)+(Ycp/4) 。 :26:2406:26:24February 10, 2023 ? 1意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 :26:2406:26Feb2310Feb23 ? 1越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒