【正文】 為了保證串聯(lián)穩(wěn)定 ， 兩罐稀釋率差異用體積差 異進行調(diào)節(jié) 。 ∵ F相同 產(chǎn)物在串聯(lián)系統(tǒng)停留時間 產(chǎn)物形成速率 2211 , DFVDFV ???hDDt n 21???hLgtPDPn???? / 而分批發(fā)酵時， tn=48h, P=故產(chǎn)物形成速率 DP=h （比連續(xù)發(fā)酵低） 為充分利用基質(zhì)，再加一罐 (第三罐 )(相當(dāng)于 60h) 13233 05 )(1 ???? hdtdPPPDtn=1/D1+ 1/D2+ 1/D3= 產(chǎn)物形成速率 P3/tn=h 分批發(fā)酵 P3/t3=/L h 什么是補料分批發(fā)酵？ ? 補料分批培養(yǎng)（ Fedbatch culture）： 分批發(fā)酵過程中補充培養(yǎng)基，不從發(fā)酵體系中排出發(fā)酵液，使發(fā)酵液的體積隨著發(fā)酵時間逐漸增加 。 ?概念：在發(fā)酵過程中 ， 不連續(xù)地向發(fā)酵罐內(nèi)加入培養(yǎng)基 ， 但不取出發(fā)酵液的發(fā)酵方式 。 ?特點：由于培養(yǎng)基的加入 ， 發(fā)酵液體積不斷增加 。 補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 半連續(xù)發(fā)酵概念： 在發(fā)酵過程中 ， 每隔一定時間 ，取出一定體積的發(fā)酵液 ， 同時在同一時間間隔內(nèi)加入相等體積的培養(yǎng)基 ， 如此反復(fù)進行的發(fā)酵方式 。 ? 特點： 稀釋率 、 比生長速率以及其它與代謝有關(guān)的參數(shù)都將發(fā)生周期性的變化 。 補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 類型 連續(xù)流加 ? 補料方式 不連續(xù)流加 多周期流加 快速流加 恒速流加 變速流加 單一組分補料 多組分補料 ? 流加方式 補料分批發(fā)酵動力學(xué) ?以補加的培養(yǎng)基成分來區(qū)分 ? 整個發(fā)酵罐中細(xì)胞、限制性基質(zhì)和產(chǎn)物總量的變化速率可用下式表示： ① ② ③ ? ? xVdtxVd ??? ?SXYFSdtSVd/01??? ? xVqdtPVdP?補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? ?dtxVd?? 細(xì)胞總量的變化率為 ④ 若為 恒速流加 ，培養(yǎng)基流量為 F， 則 ⑤ 合并 ①、④、⑤ 式 得 ? ?dtdVxdtdxVdtxVd ??FdtdV ?xFdtdxVxV ???xDxVFdtdx )()( ???? ??補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 同樣可以推導(dǎo)出限制性基質(zhì)和產(chǎn)物濃度的變化率： ⑥ 合并 ② 、 ⑥ 式 得 ? ? SFdtdSVdtdVSdtdSVdtSVd ????SXYFS/01? ? ?dtxVd? SFdtdSV ??補料分批發(fā)酵動力學(xué) 又 ∵ ∴ ? ? xVdtxVd ??? ?SXYxSSDdtdS/0????補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 擬穩(wěn)態(tài)時 這時 ? ? xVqdtdPVFPdtdPVdtdVPdtPVdP?????PDxqPVFxqdtdP pP ????0dtdS,0dtdx ?? D??補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 對于恒速流加，細(xì)胞的比生長速率對時間的變化率為： ? 長時間流加培養(yǎng)之后 ? ? 20222FtVFVFVFdtddtd?????????????21tdtd ???補料分批發(fā)酵動力學(xué) ? 優(yōu)點 ? 可以解除底物的抑制、產(chǎn)物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應(yīng)。 ? 避免在分批發(fā)酵中因一次性投糖過多造成細(xì)胞大量生長，耗氧過多，以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況。 ? 菌體可被控制在一系列連續(xù)的過渡態(tài)階段，可用來作為控制細(xì)胞質(zhì)量的手段。 ? 與連續(xù)發(fā)酵相比 ， 補料分批發(fā)酵的優(yōu)點在于： ① 無菌要求低； ② 菌種變異 ， 退化少； ③ 適用范圍更廣 。 補料分批發(fā)酵動力學(xué) 分批、連續(xù)、補料操作方式的比較 方式 優(yōu)點 缺點 分批發(fā)酵 1 一般投資小 2 易轉(zhuǎn)產(chǎn) 、 生產(chǎn)靈活 3 分批操作中某一階段可獲得高的轉(zhuǎn)化率 4 發(fā)酵周期短 ， 菌種退化率小 1 因放罐 、 滅菌等原因 ， 非生產(chǎn)時間長 2 經(jīng)常滅菌會降低儀器壽命 3 前培養(yǎng)和種子的花費大 4 需較多的操作人員或自動控制系統(tǒng) 連續(xù)發(fā)酵 1 可實現(xiàn)有規(guī)律的機械 、 自動化 2 操作人員少 3 反應(yīng)器體積小 、 非生產(chǎn)時間少 4 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 5 操作人員接觸毒害物質(zhì)的可能性小 6 測量儀器使用壽命長 1 操作不靈活 2 因操作條件不易改變 ， 原料質(zhì)量必須穩(wěn)定 3 若連續(xù)滅菌 ， 加上控制系統(tǒng)和自動化設(shè)備 ， 投資較大 4必須不斷地排除一些非溶性的固型物 5 易染菌 ， 菌種易退化 補料發(fā)酵 1 操作靈活 2 染菌 、 退化幾率小 3 可獲得高的轉(zhuǎn)化率 4 對發(fā)酵過程可實現(xiàn)優(yōu)化控制 5 因經(jīng)常滅菌會降低儀器使用壽命 1 非生產(chǎn)時間長 2 需較多的操作人員或計算機控制系統(tǒng) 3 操作人員接觸一些病原和有毒產(chǎn)品的可能性大 補料分批發(fā)酵的應(yīng)用 消除分解阻遏作用，保障通氣條件和生產(chǎn)能力； 降低高濃度培養(yǎng)基的抑制作用，延長發(fā)酵生產(chǎn)時間。