第五章發(fā)酵工藝過程控制-文庫(kù)吧資料
2025-01-24 16:25本頁面
【正文】 同? 對(duì)谷氨酸和天門冬氨酸的生產(chǎn)，當(dāng)溶解氧濃度低于臨界氧濃度時(shí)，氨基酸產(chǎn)量下降，也就是說要求氧的滿足度 ≥ 1? 但對(duì)于苯丙氨酸、纈氨酸和亮氨酸的生產(chǎn)，則在低于臨界氧濃度時(shí)獲得最大生產(chǎn)能力，它們的最佳氧濃度分別為臨界氧濃度的 、 、 。臨界氧濃度 是不影響菌呼吸的最低氧濃度。二、適當(dāng)溶解氧的選擇◆ 在好氧微生物反應(yīng)中，一般取 [DO] ＞ [DO]cri 以保證反應(yīng)的正常進(jìn)行 。? 補(bǔ)糖后，溶氧出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。菌體溶解溶氧作為 考查設(shè)備、工藝條件 對(duì)氧供需與產(chǎn)物形成影響的指標(biāo)之一。? 溶氧一反往常，在較短的時(shí)間內(nèi)跌到零附近，且跌零后長(zhǎng)時(shí)間不回升，這很可能說明 污染了好氣菌 。四、 pH的控制在基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中考慮到維持 pH的需要 例如：調(diào)節(jié) C/N，加入 CaCO3，使用緩沖液等通過補(bǔ)加酸、堿來調(diào)節(jié)控制如：硫酸、 NaOH，生理酸性或堿性物質(zhì)通過中間補(bǔ)料來控制 例如可以根據(jù)生產(chǎn)菌的代謝需要用改變 加糖速率 來控制pH, 也可通過中間補(bǔ)加 尿素或硫酸銨 等調(diào)節(jié)第四節(jié) 溶解氧及其控制（ dissolved oxygen,DO）一、溶氧測(cè)定的意義溶氧作為發(fā)酵中 氧是否足夠 的度量，了解菌對(duì)氧利用的規(guī)律。例如： 一般產(chǎn)生堿性抗生素的，如 灰色鏈霉菌 生產(chǎn)鏈霉素、 紅色鏈霉菌 產(chǎn)生紅霉素，其合成產(chǎn)物的最適 pH為，中性偏堿；而產(chǎn)生兩性抗生素的，如 金色鏈霉菌 生產(chǎn)金霉素，其合成產(chǎn)物的最適 pH為 ,弱酸性。 ) 。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 。 。 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 。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。 發(fā)酵后期， pH上升。 產(chǎn)物形成252。 如有機(jī)酸類產(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。 （ 3）生理酸堿性物質(zhì)利用后， pH上升或下降。 糖缺乏， pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一。252。第三節(jié) pH變化及其控制一、發(fā)酵過程中 pH的變化及影響 pH變化的因素發(fā)酵過程中 pH的變化1）生長(zhǎng)階段 pH有上升或下降趨勢(shì)（相對(duì)于接種后起始 pH而言）如： 利福霉素 B發(fā)酵起始 pH為中性，但生長(zhǎng)初期由于菌體產(chǎn)生的蛋白酶水解蛋白胨而生成銨離子，使 pH上升至堿性；接著，隨著銨離子的利用及葡萄糖利用過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸使 pH下降到酸性范圍。夾套（ 10M3以下）盤管（蛇管） （10M3以上）pH是微生物代謝的綜合反映，又影響代謝的進(jìn)行，是十分重要的參數(shù)。五、溫度的控制一般不需加熱，因釋放了大量的發(fā)酵熱，需要冷卻的情況多。1）菌種特性：好氧、厭氧2）培養(yǎng)基 （成分及配比）3）發(fā)酵階段4）攪拌類型及攪拌速度： Q攪拌 5）通氣速度 （影響 Q蒸發(fā)和 Q顯）6）罐內(nèi)外的溫差 影響發(fā)酵溫度的因素： 由于 Q生物、 Q蒸發(fā)、 Q顯在發(fā)酵過程中隨時(shí)間而變化，因此發(fā)酵熱在整個(gè)發(fā)酵過程中也隨時(shí)間變化。Q輻射取決于罐溫與環(huán)境的溫差。攪拌熱與攪拌軸功率有關(guān)，可用下式計(jì)算： Q攪拌＝ P860（焦耳 /小時(shí)） P—— 攪拌軸功率 —— 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿臒峁Ξ?dāng)量影響因素： 攪拌器的類型及攪拌速度蒸發(fā)熱 Q蒸發(fā) 通氣時(shí)，引起發(fā)酵液的水分蒸發(fā)， 水分蒸發(fā)所需的熱量叫蒸發(fā)熱。一摩爾葡萄糖徹底氧化成 CO2和水好氧：產(chǎn)生 ， 183千焦耳轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芑衔? 厭氧：產(chǎn)生 ， 物， 13千焦以熱的形式釋放。 Q發(fā)酵 = Q生物 + Q攪拌 Q蒸發(fā) Q顯 – Q輻射生物熱 Q生物在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如 ATP）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量， 其余一部分以熱的形式散發(fā)出來，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱?！? 采用這種變溫培養(yǎng)，比在 25℃ 恒溫培養(yǎng)青霉素產(chǎn)量提高15%。利用計(jì)算機(jī)模擬確定最佳發(fā)酵條件，正逐步得到推廣應(yīng)用。根據(jù)菌生長(zhǎng)情況 總的來說，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。 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。 培養(yǎng)基稀薄時(shí) ，溫度也該低些。 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。 谷氨酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng) 30～ 32 ℃ ，產(chǎn)酸 34～ 37 ℃ 。后期 ，產(chǎn)物合成能力降低， 提高溫度 ，刺激產(chǎn)物合成到放罐。如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為 370C，谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為 30～ 320C，青霉菌生長(zhǎng)溫度為 300C。 隨菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段不同而改變。在低于 30℃下，該菌合成金霉素能力較強(qiáng)；溫度提高，合成四環(huán)素的比例提高；在溫度達(dá)到 35℃ 時(shí)，則只產(chǎn)生四環(huán)素，金霉素的合成停止。若發(fā)酵溫度提高到 37℃ 以上，雖然菌體生長(zhǎng)繁殖較快，最終含菌數(shù)也較高，但生物毒力較低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。1） 影響產(chǎn)物合成的速率及產(chǎn)量● 溫度還通過改變 發(fā)酵液的物理性質(zhì) ， 間接影響菌的生物合成。二、溫度對(duì)發(fā)酵的影響從 酶 動(dòng)力學(xué)來看，溫度升高，反應(yīng)速率加大，代謝加快，生產(chǎn)期提前；但因酶本身很易因熱而失去活性，溫度越高，酶的失活也越快，表現(xiàn)在菌體易于衰老，發(fā)酵周期縮短，影響產(chǎn)物的最終產(chǎn)量。幾個(gè)實(shí)例：產(chǎn)物 補(bǔ)料物酵母菌 麥芽汁、氮、磷、鎂谷氨酸 氨水或尿素檸檬酸 銨鹽、糖蘋果酸 葡萄糖淀粉酶 葡萄糖青霉素 葡萄糖、氨水、苯乙酸不同操作方式菌體及底物濃度隨時(shí)間變化的情況第二節(jié) 溫度變化及其控制一、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響?不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求不同，根據(jù)它們對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌適應(yīng)于 0～ 260C生長(zhǎng)，嗜溫菌適應(yīng)于 15～ 430C生長(zhǎng)，嗜熱菌適應(yīng)于 37～ 650C生長(zhǎng)，嗜高溫菌適應(yīng)于 650C以上生長(zhǎng) ? 嗜冷菌在溫度 1020℃ 下生長(zhǎng)速率最大 嗜溫菌在 3035℃ 生長(zhǎng)速率最大 嗜熱菌在 5060℃ 生長(zhǎng)速率最大 嗜高溫菌在 8090℃ 生長(zhǎng)速率最大? 曲線
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