發(fā)酵工程重點(6801)(參考版)
2025-06-19 07:33本頁面
【正文】 十五、分批發(fā)酵動力學(xué) 表觀得率： 專一性得率：十六、產(chǎn)物合成相關(guān)、部分相關(guān)、非相關(guān)模型動力學(xué)示意圖。十四、補料的目的 解除基質(zhì)過濃的抑制解除產(chǎn)物的反饋抑制解除分解代謝物阻遏作用避免因一次性投糖過多造成細(xì)胞大量生長，耗氧過多而造成波谷現(xiàn)象。 代謝類型(發(fā)酵類型)的影響 若產(chǎn)物通過TCA循環(huán)獲取,則QO2高,耗氧量大 若產(chǎn)物通過EMP途徑獲取,則QO2低,耗氧量小十二、臨界溶氧濃度：滿足微生物呼吸的最低溶氧濃度,對產(chǎn)物而言,不影響產(chǎn)物合成所允許的最低氧濃度。 濃度小, QO2↓菌齡的影響:一般幼齡菌QO2大,晚齡菌QO2小發(fā)酵條件的影響 pH值→ 通過酶活來影響耗氧特征。（4）pH影響代謝方向：pH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。 （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，影響微生物對營養(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。PH對發(fā)酵的影響 （1）pH影響酶的活性。如有機酸類產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。 （3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會上升或下降。糖缺乏，pH上升，是補料的標(biāo)志之一。最適溫度的選擇：根據(jù)菌種、生長階段選擇、根據(jù)培養(yǎng)條件選擇、菌種的生長情況。發(fā)酵熱組成元素：生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、輻射熱。 次級代謝產(chǎn)物：次級代謝產(chǎn)物是指生物生長到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是該生物生長和繁殖所必需的物質(zhì)。六、稀釋率：表示單位時間內(nèi)新鮮培養(yǎng)基流入培養(yǎng)器的體積與培養(yǎng)器中培養(yǎng)基總體積之比。 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。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。 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。 與連續(xù)發(fā)酵相比，不需要嚴(yán)格的無菌操作條件，不易發(fā)生菌種衰老退化或雜菌污染。 補料分批發(fā)酵：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 。 對底物類型及初始高濃度敏感的次級代謝物如一些抗生素等就不適合用分批發(fā)酵（生長與合成條件差別大） 養(yǎng)分會耗竭快，無法維持微生物繼續(xù)生長和生產(chǎn) 非生產(chǎn)時間長，生產(chǎn)率較低 二、連續(xù)發(fā)酵：在發(fā)酵過程中，連續(xù)向發(fā)酵罐流加培養(yǎng)基，同時以相同流量從發(fā)酵罐中取出培養(yǎng)液。在生產(chǎn)上，補料還經(jīng)常作為糾正異常發(fā)酵的一個重要手段。二. 溶解氧對發(fā)酵的影響（1）溶解氧對生長的影響（2）溶解氧對產(chǎn)物合成的影響（3）CCr與Cm比較：通常Cm與CCr不一致呼吸商（RQ）：指菌體呼吸過程中，CO2釋放率和菌的耗氧速率之比，RQ反映菌的代謝情況。~ 在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)，如CaCO3 ,或具有緩沖能力的試劑，如磷酸緩沖液等通過補料調(diào)節(jié)pH 在發(fā)酵過程中根據(jù)糖氮消耗需要進(jìn)行補料。（4）pH影響代謝方向(5)pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響 三、pH的控制 調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH。（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，影響微生物對營養(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。 pH對發(fā)酵的影響 （1）pH影響酶的活性。如有機酸類產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。 （3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會上升或下降。糖缺乏，pH上升，是補料的標(biāo)志之一。發(fā)酵熱:所謂發(fā)酵熱是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。因為溫度高營養(yǎng)利用快，會使菌過早自溶。通氣條件差時可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長發(fā)酵周期沒有必要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。在發(fā)酵前期由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長迅速；在中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。從阿累尼烏斯方程式可以看到 K與溫度有關(guān)E越大，溫度變化對K的影響越大影響發(fā)酵過程中各種反應(yīng)速率，從而影響微生物的生長代謝與產(chǎn)物生成。 ，表現(xiàn)在菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短，影響最終產(chǎn)量。對于對數(shù)生長期的細(xì)菌，如果在略低于最適溫度的條件下培養(yǎng)，即使在發(fā)酵過程中升溫，則升溫的破壞作用較弱。溫度對發(fā)酵的影響，生長速率隨溫度升高而增加，當(dāng)溫度超過最適生長溫度，生長速率隨溫度增加而迅速下降。 次級代謝物的合成途徑比初級代謝的種類多，但大多數(shù)次級代謝物都是由少數(shù)關(guān)鍵中間代謝物組裝的。 次級代謝產(chǎn)物:是指生物生長到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是該生物生長和繁殖所必需的物質(zhì)，如抗生素、毒素、激素、色素等。 專一性得率 專一性用于生長的底物量△S’不含用于維持能耗及產(chǎn)物形成部分的用量。其大小取決于
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