[理學(xué)]7發(fā)酵工藝控制-資料下載頁(yè)
2025-02-18 20:45本頁(yè)面
【正文】 EMP途徑 ， 生成乙醇； RQ=， 生成檸檬酸 菌在利用不同基質(zhì)時(shí)，其 RQ值也不同 在青霉素發(fā)酵中生長(zhǎng) 、 維持和產(chǎn)物形成階段的理論RQ值分別為 、 。 產(chǎn)物形成對(duì) RQ的影響較明顯 。 如產(chǎn)物的還原性比基質(zhì)大時(shí) ， 其 RQ值就增加；反之 ， 當(dāng)產(chǎn)物的氧化性比基質(zhì)大時(shí) ， 其 RQ值就要減小 。 其偏離程度取決于單位菌體利用基質(zhì)形成產(chǎn)物的量 。 不同發(fā)酵階段的 RQ值也不一樣 原因：這說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程中存在著： ① 、 不完全氧化的中間代謝物 。 ② 、 葡萄糖以外的碳源 。 在實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)得的 RQ值明顯低于理論值： 加糖、補(bǔ)料對(duì)發(fā)酵的影響及其控制 分批發(fā)酵常因配方中的 糖量過(guò)多造成細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)旺 ， 供氧不足 。 解決這個(gè)問(wèn)題可在過(guò)程中 加糖和補(bǔ)料 。 補(bǔ)料的作用： 及時(shí)供給菌合成產(chǎn)物的需要 。 通過(guò)補(bǔ)料控制可調(diào)節(jié)菌的呼吸 ， 以免過(guò)程受氧的限制 。 補(bǔ)料－分批培養(yǎng)也可用于研究微生物的動(dòng)力學(xué) ， 比連續(xù)培養(yǎng)更易操作和更為精確 。 補(bǔ)料的策略 一次性大量 、 多次少量 、 連續(xù)流加 ； 連續(xù)流加分為： 快速 、 恒速 、 指數(shù)和變速 流加 。 從補(bǔ)加的培養(yǎng)基成分來(lái)分 ， 有用 單一成分 的 ， 也有用 多組分 的料液 。 優(yōu)化補(bǔ)料速率要根據(jù) 微生物對(duì)養(yǎng)分的消耗速率 及 所設(shè)定的發(fā)酵液中最低維持濃度 而定 。 不論生物反應(yīng)器的體積傳質(zhì)系數(shù)大小 ， 它們均有一最佳補(bǔ)料速率 。 補(bǔ)糖速率的最佳點(diǎn)與 KLa有關(guān) 。 補(bǔ)料速率 amp。設(shè)備供氧能力 KLa大 (400h1)，補(bǔ)糖速率也需相應(yīng)加大，結(jié)果生產(chǎn)水平也會(huì)相應(yīng)提高。 供氧能力差的設(shè)備，其補(bǔ)料速率也相應(yīng)減小，才能達(dá)到這一設(shè)備的最高生產(chǎn)水平。 補(bǔ)料的依據(jù)和判斷 補(bǔ)料的判斷依據(jù)： 菌的形態(tài) ， 發(fā)酵液中糖濃度 ， 溶氧濃度 ， 尾氣中的氧和 CO2含量 ， 攝氧率或呼吸商的變化等 。 例 1： Waki等在補(bǔ)料分批發(fā)酵中通過(guò) 監(jiān)控 CO2的生成 來(lái)控制 Trichodermareesei的纖維素酶的生產(chǎn) 。 例 2： 以發(fā)酵液中的殘?zhí)菨舛葹橹笜?biāo)控制補(bǔ)料 。 對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵 ， 還原糖濃度一般控制在 5 g／ L左右的水平 。 例 3： 也有用產(chǎn)物的形成來(lái)控制補(bǔ)料 。 現(xiàn)代酵母生產(chǎn)是藉自動(dòng)測(cè)量尾氣中的微量乙醇來(lái)嚴(yán)格控制糖蜜的流加 。 這種方法會(huì)導(dǎo)致低的生長(zhǎng)速率 ， 但其細(xì)胞得率接近理論值 。 以 大腸桿菌 為例 ， 通過(guò)補(bǔ)料控制溶氧不低于臨界值可使細(xì)胞密度大于 40 g/L；補(bǔ)入葡萄糖 、 蔗糖及適當(dāng)?shù)柠}類(lèi) ，并通氨控制 pH值 ， 對(duì)產(chǎn)率的提高有利 。 不同的補(bǔ)料方式會(huì)產(chǎn)生不同的效果。 谷氨酸發(fā)酵中在某一生長(zhǎng)階段 ， 生產(chǎn)菌的攝氧率與基質(zhì)消耗速率之間存在著線(xiàn)性關(guān)聯(lián) 。 據(jù)此 ， 補(bǔ)料速率可用攝氧率控制 ， 將其控制在與基質(zhì)消耗速率相等的狀態(tài) 。 測(cè)定分批加糖過(guò)程中尾氣氧濃度 ， 可求得攝氧率 (OUR)，OUR與糖耗速率 (qsX)之間的關(guān)系式： K=OUR／ qsX＝耗氧量 (mmolO2)／糖耗 (mmol) (743) 利用 K值和攝氧率可間接估算糖耗 。 案例分析： 谷氨酸發(fā)酵的補(bǔ)料控制 C6H12O6十 +NH3一 C5H9O4N+CO2+3H20 (744) 理論上可得 K值為 。但實(shí)際最佳 K值為 。 3批谷氨酸發(fā)酵中糖濃度的控制受 K值的影響 。 K= ， 發(fā)酵罐中補(bǔ)糖過(guò)量； K=； K= 。 在青霉素分批發(fā)酵中總菌量 、 黏度和氧的需求一直在增加 ， 直到氧受到限制 。 因此 ， 可通過(guò)補(bǔ)料速率的調(diào)節(jié)來(lái)控制生長(zhǎng)和氧耗 ， 使菌處于半饑餓狀態(tài) ， 使發(fā)酵液有足夠的氧 ， 從而達(dá)到高的青霉素生產(chǎn)速率 。 青霉素發(fā)酵是補(bǔ)料系統(tǒng)用于次級(jí)代謝物生產(chǎn)的范例 案例分析： 青霉素發(fā)酵的補(bǔ)料系統(tǒng) 比生長(zhǎng)速率的作用與控制 比生長(zhǎng)速率 μ是代表生物反應(yīng)器動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù) 。 為了獲得最大量的細(xì)胞生產(chǎn) ， 需在面包酵母培養(yǎng)期間維持最大的 μ， 這就需要將培養(yǎng)液中的殘?zhí)潜３衷谧钸m合的濃度 。 因此 ， 可用葡萄糖傳感器進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控 。 Takamatsu等曾成功地將程序控制器／反饋補(bǔ)償器 (PF)系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)定 μ 的控制
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