【正文】 強 通風(fēng)攪拌而造成的泡沫 ； 培養(yǎng)基某些成分如蛋白胨、玉米漿等主要的 發(fā)泡物質(zhì)所產(chǎn)生。 ? ?③聚醚類； ?④硅酮類； 主要是聚二甲基硅氧烷及衍生物， 無色液體，不溶于水 。 85 雜菌和噬菌體的污染、防治和挽救 雜菌污染的檢查 平板劃線法 液體培養(yǎng)基檢查法 顯微鏡檢查法 噬菌體污染的檢查 發(fā)酵過程中除容易遭雜菌污染外， 還常被噬菌體污染。 93 分批發(fā)酵 ： 在一個密閉系統(tǒng)內(nèi)投入 有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì) 后， 然后 接入少量的微生物菌種 進行培養(yǎng)，在特定的條件下只完成一個生長周期的微生物培養(yǎng)方法。雖然細胞總數(shù)仍在增加，但是細胞的比生長速率開始下降，細胞在代謝與形態(tài)方面逐漸衰退，經(jīng)短時間的減速后進入靜止期。 連續(xù)發(fā)酵 104 恒化連續(xù)發(fā)酵中 控制適當(dāng)?shù)牧魉?，使細胞消耗的營養(yǎng)及時得到補充 ，恒化器中的 營養(yǎng)組成基本恒定 ，從而保持細胞的恒定生長速率。 (2)由于物料的加入增加了染菌機會。 由于 微生物分厭氧和通風(fēng)兩大類 ，故供微生物生存和代謝的生產(chǎn)設(shè)備也就各不相同。 優(yōu)點： (1)解除底物抑制和葡萄糖的分解阻遏效應(yīng)。 103 1. 概念： 微生物培養(yǎng)到對數(shù)生長期時，在發(fā)酵罐中不斷添加新鮮的培養(yǎng)基，同時不斷放出代謝物，使微生物細胞在近似恒定狀態(tài)下生長的發(fā)酵方式。 ： 此時 細胞的大小、形態(tài)、染色性、生理特征等均趨于一致 ，代謝活躍，對外界環(huán)境因素的作用敏感。 91 發(fā)酵前期污染噬菌體 應(yīng)停止攪拌、小通風(fēng)，立即培養(yǎng)抗性菌株，接入發(fā)酵罐，或更換生產(chǎn)菌種；在罐內(nèi) 用夾層加熱至 7080℃ ，因噬菌體不耐熱，加熱可殺死發(fā)酵液內(nèi)的噬菌體，冷卻后，接入 2倍的原菌種， PH正常后再攪拌。殘?zhí)菧y定可作為分批發(fā)酵的終點的指標(biāo)之一，一般認為 殘?zhí)窍陆档?％以下 則發(fā)酵是徹底的。 當(dāng)泡沫表層存在著由極性的表面活性物質(zhì)形成的 雙電層 時，可以加入另一種具有 相反電荷 的表面活性劑，以降低泡沫的機械強度；或加入某些具有強極性的物質(zhì)與發(fā)泡劑爭奪膜上的空間，降低液膜強度 ，使泡沫破裂。 在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣或磷酸鹽，可以減緩發(fā)酵液中 pH的變化。 68 （ 2）影響耗氧的因素 a、菌齡影響耗氧： 呼吸旺盛，耗氧力強，發(fā)酵后期菌體處于衰老狀態(tài)，耗氧能力自然減弱。 (3)影響物質(zhì)的溶解度。 這種熱的主要來源是 培養(yǎng)基中的碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)等 分解為二氧化碳、氨氣、水和其他物質(zhì)時釋放出來的。 發(fā)酵階段的條件控制 反映發(fā)酵過程變化的參數(shù)分為兩類：一、 是可以直接采用特定的傳感器檢測的參數(shù) ，如溫度、罐壓、攪拌功率、轉(zhuǎn)速、泡沫、發(fā)酵液的黏度等稱為直接參數(shù) ；二、 難以用傳感器檢測到的數(shù)據(jù) ，如細胞的生長速率、產(chǎn)物生成情況等，稱為 間接參數(shù) 。 如棉花過濾器，超細玻璃纖維紙，金屬燒結(jié)管等。 41 保溫： 調(diào)節(jié)好各進汽和排汽閥門，使 罐壓和溫度保持在一穩(wěn)定水平，維持一定時間 。 維持罐： 連消器加熱的時間很短，僅靠這段時間滅菌不夠，維持罐的作用是 使料液在滅菌溫度下保持 57min，以達到滅菌的目的 。它可以 直接將淀粉水解成葡萄糖 ，也能水解糊精、低聚糖，最終產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為葡萄糖。 不銹鋼或搪瓷襯底設(shè)備。生產(chǎn)中應(yīng)用 酶酸法 ，可采用粗淀粉為原料，粉料濃度較酸解法高， 生產(chǎn)易控制，耗時短，且酸解時 PH值稍高，以減輕淀粉水解的副反應(yīng)。 優(yōu)點： 生產(chǎn)方便，設(shè)備簡單，水解時間短，設(shè)備生產(chǎn)能力大； 缺點： a反應(yīng)在 高溫高壓及酸條件下進行 ，對設(shè)備有耐腐蝕、耐高溫和耐高壓的要求； b發(fā)生副反應(yīng)，葡萄糖損失， 淀粉的轉(zhuǎn)化率低 ； c對原料要求嚴格 。該法存在不少的缺點，如勞動強度大，占地面積大，產(chǎn)量小，易染雜菌等，因此迅速被液體深層發(fā)酵所取代。如檸檬酸發(fā)酵、草酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵以及各種抗生素發(fā)酵等。因此在氨基酸、抗生素有機酸等的生產(chǎn)中，都要求 先對淀粉或淀粉原料進行糖化，制成淀粉水解糖后使用 。 優(yōu) 點 17 缺點 酶解法 反應(yīng)時間較長 ， 設(shè)備要求較多， 且酶是蛋白質(zhì)，易 引起糖液過濾困難 。 23 （ 3）葡萄糖的分解反應(yīng) 葡萄糖（失水） 5`羥甲基 糠 醛 +甲酸 腐植質(zhì)（色素） 實驗結(jié)果證明： 1） 5`羥甲基 糠 醛是產(chǎn)生色素的根源； 2）色素的生成量隨 葡萄糖濃度的增加而增加 ； 3） PH值等于 3時，色素的生成量最小。 液化原理 1）淀粉的糊化與老化 30 糊化溫度： 發(fā)生糊化現(xiàn)象時的溫度稱為糊化溫度，一般來講，糊化溫度有一個范圍。 殺死微生物的極端溫度稱為 致死溫度 。 間歇滅菌的過程一般包括 升溫、保溫和冷卻 三個階段。 44 空氣凈化的方法： （ 1）熱滅菌法： 加熱后微生物體內(nèi)的 蛋白質(zhì)熱變性而死亡。 3 49 空氣凈化流程及提高過濾除菌的效率措施 空氣凈化過程中，要保持 深層介質(zhì)過濾器 在較高的效率下對空氣進行過濾除菌，必須有：供氣設(shè)備（ 空氣壓縮機 ），對空氣提供足夠的能量；高效的過濾除菌設(shè)備（ 空氣過濾器 ），以除去空氣中的微生物顆粒；一系列 加熱、冷卻及分離和除雜的附屬設(shè)備 來保證。 補料方法可采用 一次大量補料或連續(xù)流加 的方法。因罐內(nèi)外的溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射。 66 發(fā)酵工藝中引起 溶解氧異常下降的原因 有： 污染好氣性雜菌 ，大量的溶解氧被消耗掉，可能使溶解氧短時間內(nèi)降到零附近，如果雜菌本身好養(yǎng)量不強，溶解氧變化可能也不明顯； 菌體代謝發(fā)生異常現(xiàn)象 ，需氧要求增加，使溶解氧下降； 某些設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化 ，也可能引起溶解氧下降。 同樣的方法可測得 產(chǎn)物合成的最適 pH值 。 77 泡沫的控制 泡沫的控制，可以采用三種途徑： ① 調(diào)整培養(yǎng)基中的成分 (如少加或緩加易起泡的原材料 )或 改變某些物理化學(xué)參數(shù) (如 pH值、溫度、通氣和攪拌 )或者 改變發(fā)酵工藝 (如采用分次投料 )來控制 ，以減少泡沫形成的機會。 ?缺點： 不能從根本上消除引起泡沫穩(wěn)定的原因。 b、載玻片法 ：將被檢查樣品和菌液與含有 ％瓊脂的培養(yǎng)基混合，涂于無菌載玻片上，凝固后，經(jīng)數(shù)小時培養(yǎng)，在顯微鏡下放大觀察噬菌體是否存在。 ? ： 由于細胞進入新環(huán)境 ,細胞數(shù)目無增長 ，甚至有所下降有一個適應(yīng)過程 ， 進行大量的酶的生成 。 一般總菌數(shù)不變 ,活菌數(shù)曲線下降 。根據(jù)這一特點，靠采用二級連續(xù)培養(yǎng)。 采用補料的方法可將這些物質(zhì)保持在低濃度水平，有助于提高產(chǎn)物的生產(chǎn)。 間歇添加法 連續(xù)流加法 恒速流加 (constantflow rate) 指數(shù)流加 (exponentialflow rate) ◇ 恒速流加操作的 補料速度是定值 ，操作簡便，設(shè)備簡單； 最常用； ◇ 發(fā)酵液體積呈線性增長 ；由于在指數(shù)生長期，微生物的底物消耗也呈指數(shù)增加，恒速流加不能維持底物濃度不變，底物濃度會隨時間延長而逐漸降低。 據(jù)級數(shù) 單級連續(xù) 發(fā)酵 多級連續(xù) 發(fā)酵 106 連續(xù)培養(yǎng) 的優(yōu)缺點 優(yōu)點 : 1）可以保持恒定的操作條件，有利于微生物的生長代謝，從而使 產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定 ； 2）省去了反復(fù)放料、清洗、裝料、滅菌等步驟，避免了延遲期， 提高設(shè)備的利用率和單位時間產(chǎn)量 ； 3）發(fā)酵中各參數(shù)趨于恒值， 便于自動控制 ； 4） 易于分期控制 ，可以在不同罐中控制不同的條件； 5）大規(guī)模的分批發(fā)酵，需要大型的后處理設(shè)備，而連續(xù)發(fā)酵中，一次收獲只獲得少量發(fā)酵液，下游所需的 設(shè)備規(guī)模也可相應(yīng)減少 。 所有的發(fā)酵產(chǎn)品必須在進入死亡期以前結(jié)束發(fā)酵 。 96 ： 與菌種遺傳特性、菌齡、接種量、培養(yǎng)條件有關(guān)。 污染的防治 a、防止種子帶入雜菌； 88 b、培養(yǎng)基的徹底滅菌； c、防止空氣系統(tǒng)染菌； d、注意環(huán)境衛(wèi)生，建立衛(wèi)生制度。 用顯微鏡檢查 各個發(fā)酵階段的菌體形態(tài) ，同時對菌體的生長情況進行吸光度測定。 78 ② 采用 機械消泡或消泡劑消泡 這兩種方法來消除已形成的泡沫： 通過化學(xué)方法，降低泡沫液膜的表面張力，使泡沫破滅 ；利用物理方法， 使泡沫液膜的局部受力，打破液膜原來受力平衡而破裂 。 74 在發(fā)酵過程中使 pH穩(wěn)定在最適合的范圍的方法 在設(shè)計培養(yǎng)基時考慮到維持 pH的需要。 67 溶解氧濃度的控制 發(fā)酵液的溶解氧濃度是由 供氧和需氧 兩方面決定的。冬天大一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱的 5％ 62 溫度控制 溫度過高、過低均對微生物發(fā)酵不利。 溫度的影響及控制 58 影響發(fā)酵溫度的因素 在 發(fā)酵過程中溫度是不斷變化的 。 適應(yīng)性廣，充分分離油水，節(jié)約冷卻水。 45 （ 2）靜電除菌法： 使用 靜電除塵器 除去空氣中的水霧塵埃等，同時也除去空氣的微生物。 40 在進行培養(yǎng)基滅菌之前，通常應(yīng)先把 發(fā)酵罐的分空氣過濾器滅菌并用無菌空氣吹干 。 34 連續(xù)滅菌及設(shè)備 連續(xù)滅菌也叫連消， 將配制好的培養(yǎng)基在高溫快速的情況下，向發(fā)酵罐輸送的同時經(jīng)過 加溫，保溫，冷卻 的過程進行滅菌。 淀粉的老化： 分子間 氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列形成新的氫鍵的過程 ，也就是復(fù)結(jié)晶過程。 24