新編生物工藝學(xué)復(fù)習(xí)題1-資料下載頁(yè)
2025-04-17 02:06本頁(yè)面
【正文】 要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。根據(jù)培養(yǎng)條件選擇，溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。
通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過(guò)早自溶。根據(jù)菌生長(zhǎng)情況 菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。19） 發(fā)酵過(guò)程pH變化的原因 基質(zhì)代謝 （1）糖代謝 特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一（2）氮代謝 當(dāng)氨基酸中的NH2被利用后pH會(huì)下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用pH上升。（3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會(huì)上升或下降產(chǎn)物形成 某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)酸類(lèi)產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。 菌體自溶，pH上升，發(fā)酵后期，pH上升。 pH對(duì)發(fā)酵的影響（1） pH影響酶的活性。當(dāng)pH值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻（2） pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行（3） pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用（4）pH影響代謝方向 pH不同，往往引起菌體代謝過(guò)程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。例如黑曲霉在pH2~3時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，在pH近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。谷氨酸發(fā)酵，在中性和微堿性條件下積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺 pH對(duì)菌體生長(zhǎng)影響比產(chǎn)物合成影響小例 青霉素：~,~ 四環(huán)素：~，~克拉維酸發(fā)酵中存在問(wèn)題是在pH低時(shí)菌體生長(zhǎng)受抑制，在高pH時(shí)克拉維酸要分解，如何解決？ 由于CA生產(chǎn)的最適pH和減少CA分解的pH各不相同，因此在分批發(fā)酵中應(yīng)用了pH變換策略，使發(fā)酵pH由中性pH7．。在發(fā)酵前期，4d后，當(dāng)CA產(chǎn)量達(dá)最高值時(shí)，以減少CA分解。最高CA濃度可保持24h。由于改變pH，使CA分解速率明顯降低。20） 發(fā)酵過(guò)程的pH控制可以采取哪些措施？調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH。在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)，通過(guò)補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH。 當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時(shí)，加酸堿調(diào)pH。發(fā)酵的不同階段采取不同的pH值21） 過(guò)高的比生長(zhǎng)速率和過(guò)高的菌體濃度造成的不利影響 μ過(guò)高，S消耗過(guò)快，有限的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)只能用于生長(zhǎng)，而不足于產(chǎn)物合成。有毒中間產(chǎn)物的快速積累，會(huì)改變菌體的代謝途徑，抑制產(chǎn)物合成。 X過(guò)高，增加OUR，且發(fā)酵液粘度增大，減小OTR。CL減小，抑制菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。最適μ為等于或稍大于μCOUR=OTR時(shí)的菌體濃度為最適菌體濃度在發(fā)酵過(guò)程中，控制目標(biāo)為保持穩(wěn)定的臨界菌體濃度和臨界比生長(zhǎng)速率，以維持呼吸臨界溶氧濃度為前提的耗氧速率與供氧速率的平衡，從而使產(chǎn)物合成速率和比速率達(dá)到最大值。 21 比耗氧速度或呼吸強(qiáng)度（QO2）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位重量的細(xì)胞所消耗的氧氣，mmol O2g菌1h1 攝氧率(r)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。mmol O2L1h1 。 r= QO2 .X CCr: 臨界溶氧濃度, 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度，又稱(chēng)臨界氧值。 影響需氧的因素： 微生物的種類(lèi)：如需氧菌與兼性厭氧菌耗氧量不同；同樣是需氧菌，細(xì)菌、放線菌和真菌的耗氧量不同，如產(chǎn)黃青霉的 QO2=、啤酒酵母的 QO2=，大腸桿菌 QO2=一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞越簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)速度就越快 QO2就越高。不同的生長(zhǎng)階段：延遲期QO2 低，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期QO2高，穩(wěn)定期QO2不再增加。 菌體生長(zhǎng)期的耗氧率大于產(chǎn)物合成期。因此培養(yǎng)液的QO2達(dá)到最大值時(shí)，培養(yǎng)液中菌體的濃度也達(dá)到了最大值。培養(yǎng)基的組成：培養(yǎng)基中碳源的種類(lèi)和濃度對(duì)微生物的需氧量影響尤為重要。一般地，在一定范圍內(nèi)，QO2隨碳源濃度的增加而增加。其他也有影響。培養(yǎng)條件：溫度越高，營(yíng)養(yǎng)成分越豐富QO2的臨界值越高；當(dāng)PH最適時(shí)，微生物的需氧量最大。二氧化碳濃度：濃度高時(shí)影響菌體呼吸培養(yǎng)液中溶解氧濃度CL大于CCr時(shí)，正常發(fā)酵；CL小于CCr時(shí)，影響發(fā)酵。發(fā)酵液中氧的傳遞方程：dc/dt=Kla(c*cL),各項(xiàng)的意義：dc/dt單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵液中溶氧濃度的變化，mmolO2/()。Kla為 以(C*C)為推動(dòng)力的液相體積氧傳遞系數(shù) h1；c*為氧在水中的飽和濃度mmol/L。 cL為發(fā)酵液中溶氧濃度，mmol/L.由上式可見(jiàn)：凡是使Kla和c*增加的因素都可以使發(fā)酵供氧改善。溶氧控制的一般策略：前期大于臨界溶氧濃度，有利于菌體生長(zhǎng)，中后期滿足產(chǎn)物的形成。21）呼吸商：耗氧速率OUR可通過(guò)熱磁氧分析儀或質(zhì)譜儀測(cè)量進(jìn)氣和排氣中的氧含量計(jì)算而得，并最終計(jì)算出呼吸商RQ=CER/OURRQ可以反映菌的代謝情況，酵母發(fā)酵，RQ=1，糖有氧代謝，僅生成菌體，無(wú)產(chǎn)物形成；RQ，糖經(jīng)EMP生成乙醇發(fā)酵前期的RQ值小于1；發(fā)酵中期RQ值略有增加，糖代謝不僅用于生長(zhǎng)，也用于維持和產(chǎn)物合成；發(fā)酵后期，產(chǎn)物的還原性比基質(zhì)大時(shí)，RQ值增大，產(chǎn)物的氧化性比基質(zhì)大時(shí)，RQ值減小。21) 工業(yè)上常用的化學(xué)消泡劑的類(lèi)型：天然油脂類(lèi)；高碳醇、脂肪酸和酯類(lèi)；聚醚類(lèi)；硅酮類(lèi)（聚硅油類(lèi)）22） 染菌的途徑有哪些？設(shè)備滲漏空氣帶菌種子帶菌滅菌不徹底技術(shù)管理不善總?cè)揪?=發(fā)酵液消泡方法：– 改變培養(yǎng)基成份，減少通氣，選育新生產(chǎn)種化學(xué)法：添加消泡劑（油類(lèi)等），應(yīng)用面廣機(jī)械法：靠機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)，壓力的變化，使氣泡破裂，或借助機(jī)械力將排出氣 體中的液體加以分離回收
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