發(fā)酵工藝過程控制(編輯修改稿)
2025-03-27 13:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 培養(yǎng)基的成分和濃度 （ 2）菌齡 （ 3）發(fā)酵條件 二、溶解氧濃度的控制 在供氧方面，主要是設法提高氧傳遞的推動力和液相體積氧傳遞系數(shù)。 ?調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來控制供氧； ?控制補料速度來控制基質(zhì)的濃度，從而達到最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長速率維持在最大值，又不會使需氧大于供氧。 ?采用調(diào)節(jié)溫度（降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃度）、液化培養(yǎng)基、中間補水、添加表面活性劑等工藝措施，來改善溶氧水平。 第五節(jié) 菌體濃度和基質(zhì)對發(fā)酵的影響及其控制 一、菌體濃度對發(fā)酵的影響及控制 菌體（細胞）濃度【簡稱菌濃】是指單位體積培養(yǎng)液中菌體的含量。 菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映菌體細胞的多少，而且反映菌體細胞生理特性不完全相同的分化階段。 依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來控制菌濃。 ?首先確定基礎培養(yǎng)基配方中有個適當?shù)呐浔龋苊猱a(chǎn)生過濃（或過?。┑木w量。 ?然后通過中間補料來控制，如當菌體生長緩慢、菌濃太稀時，則可補加一部分磷酸鹽，促進生長，提高菌濃；但補加過多，則會使菌體過分生長，超過臨界濃度，對產(chǎn)物合成產(chǎn)生抑制作用。 利用菌體代謝產(chǎn)生的 CO2量來控制生產(chǎn)過程的補糖量，以控制菌體的生長和濃度。 二、基質(zhì)對發(fā)酵的影響及控制 基質(zhì)即培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。 1. 碳源對發(fā)酵的影響及控制 迅速利用的碳源 緩慢利用的碳源 ?葡萄糖、蔗糖等 ?迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分解產(chǎn)物，有利于菌體生長，但有的分解代謝產(chǎn)物對產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用； ?多數(shù)為聚合物，淀粉等 ?為菌體緩慢利用，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于延長抗生素的分泌期，也有許多微生物藥物的發(fā)酵所采用。 在工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基中常采用含迅速和緩慢利用的混合碳源。 2. 氮源對發(fā)酵的影響及控制 迅速利用的氮源 緩慢利用的氮源 ?氨基（或銨）態(tài)氮的氨基酸（或硫酸銨等）、玉米漿 ?容易被菌體利用，促進菌體生長，但對某些代謝產(chǎn)物的合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。 延長代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進菌體生長和養(yǎng)分過早耗盡，以致菌體過早衰老而自溶，縮短產(chǎn)物的分泌期。 發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，還要在發(fā)酵過程中補加氮源來控制濃度。 ① 補加有機氮源，如酵母汁、玉米漿、尿素 ② 補加無機氮源，如氨水或硫酸銨 3. 磷酸鹽對發(fā)酵的影響及控制 磷是微生物菌體生長繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。 微生物生長良好所允許的磷酸鹽濃度為 ～ 300mmol/L， 次級代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為 磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎培養(yǎng)基中采用適當?shù)臐舛取? 第六節(jié) 補料的控制 補料分批培養(yǎng)（ fedbatch culture，簡稱 FBC），是指在分批培養(yǎng)過程中，間歇或連續(xù)地補加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，是分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的一種過渡培養(yǎng)方式，是一種控制發(fā)酵的好方法，現(xiàn)已廣泛用于發(fā)酵工業(yè)。 ① 可以解除底物抑制、產(chǎn)物反饋抑制和分解代謝物的阻遏； ② 可以避免在分批發(fā)酵中因一次投料過多造成細胞大量生長所引起的影響，改善發(fā)酵流變學的性質(zhì)； ③ 可用作控制細胞質(zhì)量的手段，以提高發(fā)芽孢子的比例； ④ 可作為理論研究的手段，為自動控制和最優(yōu)控制提供實驗基礎。 一、補料分批培養(yǎng)（ FBC）的優(yōu)點 二、補料方式及控制 ?連續(xù)流加、不連續(xù)流加、多周期流加 ?快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加 ?單組分流加、多組分流加 補料方式 流加操作控制系統(tǒng) ?反饋控制 ?無反饋控制 直接方法 間接方法 以溶氧、 pH值、呼吸商、排氣中 CO2分壓及代謝產(chǎn)物濃度等作為控制參數(shù) 直接以限制性營養(yǎng)物濃度作為反饋參數(shù)，如控制氮源、碳源、 C/N比等，由于目前缺乏能直接測量重要參數(shù)的傳感器，因此直接方法的使用受到了限制。 第七節(jié) 泡沫對發(fā)酵的影響及其控制 一、泡沫的形成及其對發(fā)酵的影響 在大多數(shù)微生物發(fā)酵過程中，通氣、攪拌以及代謝氣體的逸出，再加上培養(yǎng)基中糖、蛋白質(zhì)、代謝物等表面活性劑的 存在，培養(yǎng)液中就形成了泡沫。 泡沫的多少與攪拌、通風、培養(yǎng)基性質(zhì)有關。 ?蛋白質(zhì)原料如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉、酵母粉等是主要的發(fā)泡劑。 ?糊精含量多也引起泡沫的形成。 ?當發(fā)酵感染雜菌和噬菌體時，泡沫異常多。 少量泡沫的作用： ?一定數(shù)量的泡沫是正?，F(xiàn)象，可以增加氣液接觸面積，
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1