研究菌體的培養(yǎng)規(guī)律、外界控制因素對(duì)過程影響及如何優(yōu)化(編輯修改稿)
2025-08-16 05:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 如果溶解氧濃度低于臨界值，細(xì)胞 的比耗氧速率，就會(huì)大大降低，細(xì) 胞處于半?yún)挌鉅顟B(tài) ? 最適氧濃度與菌體合成和產(chǎn)物的合成代謝的特性有關(guān)。如： ? 谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和 脯氨酸等谷氨酸系的氨基酸， 它們?cè)诰w呼吸充足的條件下 產(chǎn)量最大 ? 如果供氧不足，氨基酸合成就 會(huì)受到強(qiáng)烈抑制，大量積累乳 酸和琥珀酸 ? 異亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸等氨基酸，供氧充足，可得到最高產(chǎn)量，但供氧受限時(shí)，對(duì)產(chǎn)量的影響并不明顯 ? 亮氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸，僅在供氧受限，細(xì)胞呼吸受抑制時(shí)，才能獲得最大量的氨基酸 ? 呼吸強(qiáng)度：單位質(zhì)量的干菌體在單位時(shí)間內(nèi)所吸取的氧的量（ QO2 單位mmol/（ g干菌體 h ）） ? 耗氧速率：單位體積培養(yǎng)液，在單位時(shí)間內(nèi)得吸氧量（ r 單位：mmolO2/hL） ? r取決于微生物的呼吸強(qiáng)度和單位體積菌體濃度 r =QO2c(X) ? 發(fā)酵過程中，供氧的多少應(yīng)根據(jù)不同 的菌種、發(fā)酵條件和發(fā)酵階段等具體 情況決定 ? 發(fā)酵前期，需氧量不斷增加，此時(shí)需氧量超過供氧量，使溶解氧明顯下降，攝氧率同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)高峰 ? 發(fā)酵中后期，分批發(fā)酵溶解氧變化較小，如不補(bǔ)加基質(zhì)，發(fā)酵液的攝氧率與菌體的呼吸強(qiáng)度變化不大，供氧能力保持不變，溶解氧濃度變化也不大 ? 當(dāng)外界進(jìn)行補(bǔ)料時(shí)，則溶解氧濃度就會(huì)發(fā)生變化，如補(bǔ)糖后，發(fā)酵液的攝氧率就會(huì)增加，引起溶解氧濃度下降，經(jīng)過一段時(shí)間后又會(huì)逐步回升 ? 生產(chǎn)后期，呼吸強(qiáng)度減弱，溶解氧濃度也會(huì)逐步上升 ? 引起溶解氧異常下降的主要原因 ?污染好氣性雜菌 ?菌體代謝發(fā)生異常，需氧量增加，使溶解氧下降 ?某些設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，可能引起溶解氧下降 ? 引起溶解氧異常升高的原因 ?在供氧條件沒有發(fā)生變化的情況下，主要是耗氧發(fā)生改變所致，如菌體代謝出現(xiàn)異常、耗氧能力下降，特別是污染了烈性噬菌體，影響尤為突出 供氧方面 ? OTR=kLα(c*cL)=(QO2)m cLc(X) Ko+cL ? 設(shè)法提高氧傳遞的推動(dòng)力，如增加罐 壓、采用富氧通氣操作 ? 提高液相體積氧傳遞系數(shù) kLα,（如調(diào) 節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率，或改變發(fā)酵 液的流動(dòng)狀態(tài)等） 需氧方面 ? 發(fā)酵液的需氧量受菌體濃度、基質(zhì)的種類和濃度以及培養(yǎng)條件等因素的影響 ? 發(fā)酵液的攝氧速率隨菌體濃度的增加而按比例增加 ? 氧的傳遞速率是隨菌體濃度的對(duì)數(shù)關(guān)系減少 ? 控制補(bǔ)料速度，使微生物菌體濃度維持在最適范圍內(nèi) ? 調(diào)節(jié)溫度 ? 液化培養(yǎng)基 ? 中間補(bǔ)水 ? 添加表面活性劑 ?菌體濃度對(duì)發(fā)酵的 影響 及 控制 ?基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響 及其 控制 ? 菌體濃度 (cell concentration)是指單位體積培養(yǎng)液中菌體的含量。 ? 菌體濃度的大小，在一定條件下不僅反映了菌體細(xì)胞的多少，而且反映了菌體細(xì)胞生理特性不完全相同的分化階段 ? 菌體濃度的大小與菌體生長速率密切相關(guān)，比生長速率大的菌體，菌濃增長迅速，反之就緩慢 ? 菌濃的增長與營養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件密切相關(guān) ? 生長速率取決于基質(zhì)濃度 ? 當(dāng) c(S) ＞ 10KS時(shí)， 181?！?81。m,在此限度內(nèi)，菌體的比生長速率隨基質(zhì)濃度的增加而增加。超過此限度，基質(zhì)濃度的增加會(huì)引起生長速率下降 181。 c(S) = 181。m Ks + c(S) ? 菌濃的高低，對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的得率有著至關(guān)重要的影響 ,在適宜的比生長速率下，發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率與菌體濃度成正比例關(guān)系，即： P=(QP)mc(X) ? 但菌濃過高，可能會(huì)改變菌體的代謝途徑，對(duì)溶解氧的影響尤為突出 ? 隨著菌體濃度的增加，培養(yǎng)液的攝氧率按比例增加，表觀黏度也隨之增加，流體的性質(zhì)亦發(fā)生改變，使氧的傳遞速率成對(duì)數(shù)減少 ? 當(dāng) OUROTR，溶解氧減少，并成為限制性因素，隨之給發(fā)酵帶來各種影響 r =QO2c(X) ? 如代謝途徑的改變，酵母生長停滯；抗生素發(fā)酵中，使產(chǎn)量下降等 ? 確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基的適當(dāng)比例，以避免菌體濃度過濃（或過?。? ? 通過中間補(bǔ)料控制菌體的生長，當(dāng)菌體生長緩慢，菌體濃度過低時(shí)，可補(bǔ)加部分磷酸鹽，以促進(jìn)其生長 ? 可利用菌體代謝產(chǎn)生的 CO2的量來控制生產(chǎn)過程的補(bǔ)糖 ?碳源對(duì)發(fā)酵的 影響 及其 控制 ?氮源的種類和濃度對(duì)發(fā)酵的 影響 及其 控制 ?磷酸鹽濃度對(duì)發(fā)酵的 影響 及其 控制 ? 迅速利用碳源： ?
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