第五章发酵工艺的控制.ppt

发 酵 工 艺 的 控 制,第 五 章,服辙稚澎耀厢藕烹报哗皿汀撤速赂季汗碾盗卡缴幻酌醛泣梨峨屑葫棋往节第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,第五章 发酵工艺的控制,1.概述.温度的影响及其控制.pH的影响及控制.溶氧的影响和控制.泡沫的作用和控制.补料的作用和控制.发酵终点的判断,烤刻子招赊玄绥鸥原饰蕉荐镍貌帘治汕眨绦生同据型娱银妥滋栋拔证崇蔡第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,发酵过程控制是发酵的重要部分控制难点：过程的不确定性和参数的非线性发酵过程的影响因素是复杂的，比如设备的差别、水的差别、培养基灭菌的差别，菌种保藏时间的长短，发酵过程的细微差别都会引起微生物代谢的不同。了解和掌握分析发酵过程的一般方法对于优化发酵是十分必要的,1.概述,一、发酵过程的方式二、发酵过程的代谢参数,戈揉激诈中普苟竟饵穴孙页憋屎痹荷阴蛤淌寸特溢搂悸奏墙斑放郧任巨踩第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,一、发酵过程的方式,分批培养补料分批培养半连续培养连续培养,巩寺蔽沏药惊肢妄目痪拯莱添战熊骏潘目钧轿遏柳哗另瘦芝剧鹿托纱鸥佣第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,分批培养中微生物的生长规律,迟滞期,对数生长期,稳 定 期,死亡期,叶部瑚刺悦倒画分帕杭辉技神藉荔录繁嗣酒邹彰梅平蚕鳃刑鸣蔷臻似颇播第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,迟滞期：菌体没有分裂只有生长，因为当菌种接种入一个新的环境，细胞内的核酸、酶等稀释，这时细胞不能分裂。对数生长期：当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到一定程度，细胞开始分裂，这时细胞生长很快，对于初级代谢产物，在对数生长期初期就开始合成并积累，稳定期：随着细胞生长，培养液中的营养物减少，废物积累，导致细胞生长速率下降，进入减速期死亡期：最后当细胞死亡速率大于生成速率，进入死亡期，而次级代谢产物则在对数生长期后期和稳定期大量合成。,责倡领脯菊绝拨塘像词猖蟹悄磷特丛忌戒国表歪戴寝跪怖茹黑左憋摩拒黎第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,1、分批发酵(间隙发酵)最简单的发酵过程，培养基灭菌后,接入菌种，进行发酵,除了空气的通入和排气外,没有物料的加入和取出。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。,优点：操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程容易掌握缺点：产率低,分批培养的优缺点：,炭菩乔仍阻鼎盼盂凯杀柿岁追球棘征壮更镊腹鼻苍惹透龋衅茹泼呻睦墟贵第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2、补料分批培养,在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，在工厂的实际生产中采用这种方法很多。补料分批培养的优缺点:优点:在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件。缺点:由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降;增加了染菌机会,领绍威达薪膛芋戍底排着会虑逝笼莲涣瞄壁郸戈渣载卑纷躁储希涅房藉款第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,3、半连续培养,在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。半连续培养的特点放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。,邑从矿杂峦洞木悟拘格厕昂铺憨领臀卡纯眯谓逝杰炎拇督猪脑纬秋柱身崔第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,4、连续培养,发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，基质浓度都是恒定的。连续培养的优缺点优点：控制稀释速率可以使发酵过程最优化。发酵周期长，得到高的产量。缺点：菌种不稳定的话，长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。长时间补料染菌机会大大增加。,歪猩肥狂亡粪寄笼栅袁仰逐槛娃棚蜀会盈惟颁摘弛鲸页例渍狱酗厅椿隋荐第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,发酵过程的分析是生产控制的眼睛，它显示了发酵过程中微生物的主要代谢变化。微生物个体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢状况，只能从分析一些参数来判断。,二、发酵过程的代谢参数,代谢参数按性质分可分三类：物理参数：温度、转速、压力、空气流量、粘度等化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、溶解氧、pH、产物浓度等生物参数：菌丝形态、菌浓度、呼吸强度、关键酶活力等,箍寇煤柜贝峰崖路痹乖雪纸谣陵皱贝媳骏朔谁萎漆熄奥捏巩瞄伯京嗡惺蛹第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,发酵过程的主要控制参数,1.物理参数（1）温度（）直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度和传递速率，菌体生长速率和合成速率。（2）压力（Pa）影响发酵过程氧和CO2的溶解度，正压防止外界杂菌污染。罐压一般控制在0.21050.5105 Pa。,溢氟藤匀望传环揽绵眼俏仆榆术蛆要貌俐屠申柏释迈白秀彭炼寄枫波闸央第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（3）搅拌速度（r/min）搅拌器在发酵过程中的转动速度。其大小影响发酵过程氧的传递速率，还受发酵罐的容积限制（见下表）,逮色亚钱宝取穴啊权臭骏矢遥悉徽瑶务就忽推灯闻染奴甩买赠骏脚鬼扔彝第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（5）空气流量（m3空气/（m3发酵液min）单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积，一般控制在0.51.0（m3空气/（m3发酵液min）（6）粘度（Pas）细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示菌体的浓度。,港裹逃豌结巍缓芍冕蕉滁差驴凋束县偶二沧刊肩欧杜围梧进份扛迫钠荔鼻第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.化学参数（1）pH（酸碱度）发酵工艺重要的参数之一，与菌体生长和产物合成有密切关系。包括起始pH，发酵过程中的pH。（2）基质浓度（g/L）发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度，对菌体的生长和代谢合成有重要影响，是产物代谢控制的重要手段。（3）溶解氧浓度（饱和度，）溶解氧是好氧发酵的必备条件，通常用饱和百分度表示。,颖慢窜闽徊粤溜失痞逮球栗增凛病蜕态浸贞脂飞绳踏绣紊蚜桅肖沃渤否鸦第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（5）产物浓度（g（u）/ml）检验发酵是否正常与否的重要参数，是决定发酵周期长短的根据.,廖删棉甸除邪盖厄淬榆镀兽冀孤涕湛敲品老公户宏馆忻看澄殖触旋俺狸部第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,3.生物参数（1）菌丝形态菌丝形态是衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵周期的依据之一。（2）菌体浓度菌体浓度是控制微生物发酵的重要参数之一。生产上，常常根据菌体浓度来决定补料量和供氧量，以保证生产达到预期水平。,参丘银纶描惊刁擂抿中耸九剐郎盲讼左顽颤奶臀按癣御坡陶兄哨挡攘膜词第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.温度的影响及其控制,一、温度对发酵的影响（1）影响微生物各种酶催化反应的速度微生物可生长的温度范围较广，总体说在-1095。在生物学范围内温度每升高10，生长速度通常就加快一倍；温度每升高10酶反应速度增加23倍；菌体生长的酶反应和产物合成酶反应温度往往是不同的，因而发酵过程的温度直接影响产率；（2）影响产物合成的方向金霉素链霉菌四环素发酵时，30一下时金霉素增多，35时只生产四环素；（3）影响发酵液的物理性质,柴车颠切鞠纬廉哦任噎江松滑润颈肘局叠脏霄未缚鲜二赡停服带愤眨便当第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,二、影响发酵温度的因素,发酵液的温度变化受生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热 和显热的影响，用公式表示为：Q发酵Q生物+Q搅拌Q蒸发 Q辐射Q显,脓羊霸践塌粳樟绅折哈流拿鲁懈丸姚玻襄墙转搽蕉三邦豹橙卯哇莆理挺给第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（1）生物热、搅拌热,生物热：是菌体在生长繁殖过程中产生的热能，来自菌体的分解代谢，生物热的大小和菌种、培养基成分和菌体的呼吸强度有关。培养基愈丰富，生物热愈大；细胞数量愈多，生物热愈大；呼吸强度愈高，生物热愈大。搅拌热：搅拌器转动引起的液体之间和液体与设备之间的摩擦所产生的热量，,尘蝉砌馆涩辙羌屯俘杠耸泅化帆员劲乔稻摘涵沂瘟辅惫网孺阎馆彤热同屯第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）蒸发热、显热和辐射热,蒸发热：空气进入发酵罐，与醪液充分混合，引起水分蒸所需的热能为显热：水分蒸发、进气和废气排出因温度差异所带走的部分热能为辐射热：发酵罐外壁与大气间的温度差异使发酵罐中的部分热能通过罐体向大气辐射的热能为,西舶渡农桐戏识舜戴葵栖发断顷蔑厘思墙绑唇恳版稀中缕检烷袁挺综诣酋第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,三、温度的控制,（1）最适温度的选择最适发酵温度使既适合菌体生长，又适合代谢产物合成的温度。两个温度往往不一致。如：乳酸链霉菌发酵生产乳酸，最适菌体生长温度为34，最适产物合成温度为30；最适发酵温度随菌种、基质成分、培养条件和菌体生长阶段而异；理论上讲，发酵过程可以设置不同的发酵温度时段，包括菌体生长发酵温度和产物合成发酵温度等。生产上，由于发酵液体积大，少则几十立方米，多则上百上千立方米，升降温度时间长，难度大，通常采用一个发酵温度。,甩拍膳付楔牵墒拱魔僵呢左客弃邮淋摘卞仑咬珐总肤媒酗店料开驰桩泄矫第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）温度的控制,发酵罐在发酵过程中一般不需加热，选用微生物能承受稍高一些的温度进行生长和繁殖，这对生产有很大的好处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养所需降温的辅助设备，因此培养耐高温的菌种有一定的现实意义。生产中，温度的控制是采用冷却水通入发酵罐的蛇管或夹套中，热交换保持恒温发酵的。,声骋垦跳腹陨冉臀赘单歼干铁深倾锅哇惫消越创前躯瞄匝墩导阐娃惺音较第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,3.pH的影响及控制,（1）pH的影响培养基中的pH值与微生物生命活动有着密切关系，各种微生物有其可以生长的和最适生长和最适生产的pH范围。一般微生物的最适生长pH范围为：细菌：pH7.08.0、霉菌：pH4.05.8、酵母菌：pH3.86.0产物的合成也有最适pH，青霉素合成最适pH为6.56.8。发酵过程中，控制发酵液的pH值是控制生产的指标之一，pH值过高、过低都会影响微生物的生长繁殖以及代谢产物的积累。控制pH值不但可以保证微生物良好的生长，而且可以防止杂菌的污染。在发酵工业中，维持适宜的pH已成为生产成败的关键因素之一。,胞它和耍绢摘偿谚麦炸裴兴屁沫短炼舀弟阂纳挟方钧俞啸坐止掷抖啦照阴第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）pH的变化因素,发酵过程中，pH的变化与菌种、培养基的成分和培养条件有关。微生物通过其活动也能改变环境的pH值，菌体本身具有调节周围pH 的能力。例：地中海诺卡氏发酵利福霉素SV时，起始pH为6.8及7.5时，最终pH均达7.5，产率正常；起始pH为6.0时，最终pH为4.5，产率减少；培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改变。若阴离子(如醋酸根、磷酸根)被吸收或氮源被利用后产生NH3，则pH上升；阳离子(如NH4、K+)被吸收或有机酸的积累，使pH下降。一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH转移，高氮源培养基倾向于向碱性pH转移，这都跟碳氮比直接有关。,裤埂源螟肯浩眯弛凤吉盟黑挫楼淳霉航赞腕馅痞忍滓肄奠撰归励鳞营褪效第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（3）发酵pH的确定和控制,（1）根据实验确定最佳发酵pH，正交试验。（2）pH的控制考虑培养基成分的生理酸性盐和生理碱性盐的缓冲作用；生产中常用补加酸碱来控制，如氨水，尿素，硫酸铵等。,剥挡鞘涌扁湃鸯戎诸跃济跋誉斧纵迎褂漫吝测脏苍哈驰熬饿畔洼踪毁搁矫第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,4.溶氧的影响和控制,（1）溶氧对发酵的影响溶氧是需氧发酵控制的重要参数之一，氧的溶解度很小，氧的溶解度仅为6.4mg/L，溶氧大小对菌体生长和产物的性质和产量产生不同影响；例如，谷氨酸发酵时，通气不足会积累大量乳酸和琥珀酸；不同微生物或同一微生物的不同生长阶段对通风量的要求也不相同。例如，天氡酰胺酶发酵，前期为好气培养，后期为厌氧培养，产酶能力会大大提高。,衅方沮祷纬枯纪辊再脆劈擎享半咎茂姐宛虚号夫道椽较科僳兽扬惺脑抢越第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）发酵过程的溶氧变化,发酵前期，菌体繁殖迅速，菌体摄氧率增加，需氧量增加，溶氧下降。发酵中期，需氧量在有所减少，菌体和发酵液粘度均达到峰值；溶氧在较低水平维持一段时间后，开始上升；发酵后期，产物大量合成，呼吸强度比较稳定，溶氧增加，发酵过程中有时会发生溶氧异常情况（异常下降或升高）异常下降原因可能有：污染好氧菌；或菌体向好氧代谢途径迁移，或供氧设备发生故障等。异常上升原因可能有：污染噬菌体，菌体完全被裂解；或菌体向厌氧代谢途径迁移,赢浑娥滨魏恶免店檬胡和返痊恳倘蹋阻臻卉饲琴丑层拭谊拦币菲支伐乱防第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（3）溶氧的控制,溶氧浓度的控制可从供氧和需氧两方面着手，其中供氧是主要的：需氧方面：需氧量与菌体浓度，基质浓度和种类，培养条件有关。供氧方面：生产中常采用加大通气速率，或提高搅拌转速，或适当增加罐压；,谭假推钞戒眠压舍卵傈悟冕阴泵轰橡逐锐墟锡荚机栋霸蓄钵狰篷乌婉惧于第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,通气可以供给大量的氧：通气量与菌种、培养基性质、培养阶段有关。搅拌则能使新鲜氧气更好地与培养液混合，保证氧的最大限度溶解，罐压方面，一般来说，若培养罐深，搅拌转速大，通气管开孔小或多，气泡在培养液内停留时间就长，氧的溶解速度就大。搅拌可以提高通气效果，但是过度地剧烈搅拌会导致培养液大量涌泡，容易增加杂菌污染的机会，微生物细胞也不宜剧烈搅拌,女裔瘟民宛具拷鄂隆戍疤咨纫械凛咋犁谨腰切徽牟堆斑约翘腋僵登哺殴廓第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,5.补料的作用和控制,1.分批补料培养（fed-batch culture）的优点和应用分批补料培养是先投入一定量底物装入罐内，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳-能源或氮源或其他基质，使发酵过程中，限制性底物浓度在罐内保持一定；发酵液体积达到最大工作体积时，终止发酵，醪液一次全部取出的发酵方法；介于分批发酵与相连续发酵之间的一种发酵技术，在发酵工业中普遍应用。,暂听申渔稳识圃你酉粕射裕艰床磅勺梳币垄裕绽夹航淮常竹端殖袜鼠殊舔第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,分批补料发酵的优点,（1）可以解除底物抑制，产物反馈抑制，分解代谢产物抑制；（2）可避免菌体过量生长，能改善发酵液性质；（3）能有效控制菌浓度，菌体细胞的质量,熄启宁跪且镁狼微悯楚贞来皖想饯痉仁筒推霜烯狠州峡赞块儒铡拭垛肥恼第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.分批补料发酵的补料方式和控制,补料方式有单组分补料（限制性因子）和多组分补料；反馈控制系统包括传感器、控制器、驱动器三个单元组成；既可以直接控制限制性因子（碳源、氮源或碳氮比）的浓度，也可以间接控制溶氧、pH、呼吸强度、CO2浓度、产物浓度,豆它俗花庚葛拈龚蓖逾韶审腻穆哈粤倾免猪衫揪欺浓悯川输祁宰身满缠汛第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,6.泡沫的影响和控制,1.泡沫的影响泡沫是发酵醪液中具有表面活性蛋白类表面活性剂物质，在通气条件下形成的。泡沫是一种胶体体系；面上泡沫，分布在醪液上面，气液界面明显，气相比例大；面下泡沫，又称流态泡沫，分布在醪液中，气液界面不明显，体系稳定；泡沫的负面影响：减少发酵罐工作体积，引起醪液逃液；降低溶氧，减少氧传递系数；引起污染，严重时会导致倒罐；,豺红辉档言嚼啊旧冠汞匠乡硝箔踞荷侣胚朽戎稚英米欺陇烫酸殷逞捌谬耶第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.泡沫的控制,（1）调整培养基成分避免或减少一起泡沫的培养基成分；改善发酵工艺，采用分批补料方法发酵；改变发酵的部分物理化学参数，如温度，pH值，通气和搅拌（2）机械消泡增加消泡装置，内消法和外消法，（3）消沫剂消泡法消泡剂是抑制底表面张力的表面活性剂，天然油脂类：豆油，玉米油，棉籽油，菜子油，猪油等；聚醚类：GP型聚合物（氧化丙烯和甘油聚合物，）；GPE型聚合物（氧化丙烯、环氧乙烷和甘油聚合物，亲水性，泡敌）；硅酮类：高碳醇、脂肪酸和酯类,嵌街扳盟乎羽藉挥彻豺叮盛呛儡膛诗灌栏取辉毁先示瓷宪损氦芍抢足或汪第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,7.发酵终点的判断,1.发酵过程的优化主要指标有：产物得率最大（或产量最大），经济效益最大 成本最低 产品质量最好2.发酵终止时间的确定是以上指标的综合考虑，生产力高、成本低、利润大为准则确定放罐时间。3.特殊因素,祸疫箩戎纵扶艰旱绞示组完眠墙实雏奇妥挑蛾喇隆铭瓶闺播荚短定逢淳躁第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,染菌的控制,（1）染菌的原因设备、管道、阀门漏损、灭菌不彻底；空气净化不好；无菌操作不严或菌种不纯等。（2）染菌的控制严格无菌操作技术前期污染，重新灭菌后期污染，即使停止,泳很址餐蜡墒枕华寞集参钒栏仙粤证登获耗酸公扁若道贷湍止睬川稿论僻第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,习题：发酵的四种方式及特点微生物在密闭状态的生长规律及其原理发酵过程的几个重要参数及其控制,焚挥氖循论赠料朴此践荣臭倔筒尔冠劈摹琴羞第岳将众泥取架伦那盾剔中第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（1）菌体生长阶段（发酵前期或平衡期）碳源和氮源等进行分解代谢，基质不断被消耗，菌体不断繁殖，菌浓不断增加；菌体摄氧率增加，溶解氧浓度下降，菌体达到临界浓度时，氧浓度达最小；pH发生一些变化，或先升后降，或先降后升；发酵体系出现某一限制因子，菌体生长速率下降，中间代谢产物大量积累；菌体生理发生变化，与次级代谢相关的酶被解除控制，菌体进入产物合成阶段。,贤梁捂殊舜桅敲颁少毕阎锻碌某线脚脆菩至筋戒柄辨缩责喘燥味见杏杆裕第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）产物合成阶段（分泌期或发酵中期）发酵过程中代谢变化如下：菌体达到临界浓度，菌体基本不繁殖，但细胞内含物仍在增加，菌体干重增加；总DNA含量达定值；基质继续被消耗，产物不断被合成，代谢仍然包括基质的分解代谢和产物合成代谢；但菌体的呼吸强度不变；环境条件对产物合成很敏感，需严加控制温度，pH/，基质浓度和溶解氧浓度；基质浓度不能过高或过低，过高则会引起菌体繁殖，过低会加速菌体老化；,颐主醒位旱冬某龄嫩基瞥煤岳服烹闰孝尺详称愁裔兽太末柏饵逻俞疤借屯第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,冉夹撮真朋益届雀骚檬微祟派溪诬部才猜匠扮痘布村涧茶迅唤特认轴纂瞩第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（3）菌体自溶阶段（自溶期或发酵后期）发酵过程中代谢变化如下：菌体细胞衰老，细胞开始自溶；氨氮含量增加，pH上升；产物合成能力衰退，生产速率下降；发酵一旦进入自溶阶段必须结束，否则产物会被破坏，还会给后续工艺带来困难。,幸戍凸允插晃智添充雹享遍宋勿箍慰奖秘才巾哑氛暗沙袭枪轩楚悯焊魔风第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,第三节 菌体浓度的影响及其控制,菌体细胞浓度（cell concentration）是指单位体积醪液中菌体的含量，反映菌体细胞的多少、菌体的分化阶段，与菌体的生长速率有密切关系。1.影响菌浓的因素（1）微生物种类菌体的繁殖速率与微生物的自身遗传特性有关，取决于细胞结构的复杂性和生长机制。典型的细菌、酵母、霉菌和原生动物的倍增时间为：细菌45分钟酵母90分钟霉菌3小时原生动物6小时,蛀蛾斋豌康菲晌翁以博托哪参幢胆艰肥铅拆亨眶邑吴尽惦历蔼疤陵淌白墙第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（2）基质浓度由Monod关系式 得出，生长速率取决于基质浓度。当基质浓度S10Ks时，比生长速率就接近最大值。,郧覆逾馈慌甜渗饶旦崩寺桐连群碉薯贾寺帽词科塑腊研独槛欧日诗伍抄沂第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,基质抑制效应：所有营养物质均存在一个上限浓度，在此限度内，菌体的比生长速率随浓度增加而增加，但超过此浓度，浓度继续增加会引起生长速率下降的现象（可能时基质浓度过高，形成高渗透压，引起细胞脱水而抑制微生物生长）。一些营养物质的上限浓度为：NH4+5g/L，PO43-10g/L，葡萄糖 100g/L,挑纽汗愈渍栈爽斯滑挫溺骇宅伺览靖哦匝砷辊谅怔焕釉佬名唉札忍喘切泡第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,（3）其他环境条件温度pH值渗透压水分活度,光问副刃业景芯腺巩瞩哑雇鉴员诗践谢唾鞘礁育踌惕都搜由泡酗禄祷菏溢第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.菌浓对发酵的影响（1）对代谢产物得率的影响初级代谢发酵产物与菌浓成正比关系，Rp=QpmX，如氨基酸、维生素，菌浓越大，产率越高；（2）对溶解氧的影响菌浓越大，能提高摄氧率（OUR），使摄氧率按比例增加（OURQO2X），菌浓越大，表观粘度增加，降低氧传递速率（OTR），使溶解氧减少。,忧疽潜办袖榜际卧乌卯刽腊悯到讥兹道蛹垒绦抹软生蘑淖呸帚摹撞测便拈第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,3.菌浓的控制控制基质浓度，调节基质组成；中间不料控制（补加磷酸盐提高菌浓）。,妥厅磐惮札莎毁乓粳箱目萌恤坏洽码骑播刚氓燎忘趁推室荐躁呵辰遁辐捧第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,第四节 基质的影响及其控制,基质即培养微生物的营养物质，供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的按一定比例配制的多种营养物质混合物。基质的种类和浓度与发酵代谢有着密切关系，控制基质的种类和浓度是提高代谢产物的重要方法。,酿鞘奈柬淑猾茄剿遏僻苏与沁主李倚荫炼霞颖感喊卯炎肘没刻耕蛛因拍李第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,1.碳源的种类和浓度快速利用碳源能迅速参与代谢、菌体繁殖、产生能量，并产生分解代谢产物（如丙酮酸），有利于菌体生长。缓慢利用碳源多为聚合物，为菌体缓慢利用，有利于延长产物合成，特别有利于延长抗生素发酵的分泌期，乳糖（青霉素发酵），蔗糖（头孢菌素C发酵），麦芽糖（盐霉素发酵），玉米油（核黄素发酵），半乳糖（生物碱碱发酵）。,娱瑰搏黍澳巡讳簧衙肘阶登晌糊立娠呈诲垣酿臂湖龋矢娜悲楞媒深匙燕窿第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,糖对青霉素生物合成的影响,糖的缓慢利用是青霉素合成的关键因素，缓慢滴加葡萄糖可以代替乳糖，这里的乳糖是青霉素合成缓慢利用碳源，并非前体物质。,廷瞅林匿耀输籍羡眩芒滋琅铸敞冰奥泛嘿侦轩涌季辫淄碧晚啡案氢运檬琐第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,生产实践中，通过动力学研究方法或经验性方法 确定补糖时间，补糖量，补糖方式，提高产率；通常采用速效碳源和缓慢利用碳源混合碳源。,淳扭硬耍冈崔藩匠自敝烦堕埂胺勇滤善稿国瑞襄寝济蚕句脉楷条惰象肥凋第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,2.氮源的影响和控制,氮源构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质，可补充碳源，是发酵的主要原料之一。也有迅速利用氮源和缓慢利用氮源。缓慢利用氮源：主要为有机氮源，黄豆饼粉，玉米浆，棉籽饼粉，蛋白胨，酵母粉，鱼粉，菌丝体，酒糟。具有延长次级代谢产物分泌期，提高产量的作用。,侈瓣盂郑殖贤刃麦昭颖釉残司铺舵柿清戚郊清问詹椒晦祸诌披籽茄匙蚕叶第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,迅速利用氮源：主要为无机氮源，氨水，硫酸铵，氯化铵，硝酸盐，具有调节pH值的作用；速效氮源容易被菌体吸收利用，促进菌体生长，但对产物合成具有调节作用，影响产量。生产上发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用混合氮源，如链霉素发酵采用硫酸铵和黄豆饼粉。方法有：（1）补加有机氮源，如尿素，既可做氮源也可做pH调节剂。（2）补加无机氮源，最常用的是氨水和硫酸铵，前者为碱性，后者为生理酸性盐。,潘芋疹泡辕朗球肥镑豆稀宪微鳖发斯其鼠厩掏窘团乓斟睫骗节劣矢带毋刘第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,3.磷酸盐浓度的影响和控制,磷 是构成核酸，蛋白质等细胞物质的组成成分，是许多辅酶和高能磷酸键的成分，氧化磷酸化的必需元素。微生物可生长的磷酸盐浓度为0.32300mmol/L；微生物次级代谢合成最高的磷酸盐浓度为1mmol/L；金霉素炼霉菌四环素发酵最适菌体生长磷浓度6570g/L；最适合成四环素磷浓度2530g/L；青霉素发酵以0.01磷酸二氢钾最佳；另外，其他成分也会影响发酵得率，可根据各菌种生理特性因地制宜的控制。,冒殷讣迟羔油呵扯部迷劣整滑公婚踢茵阅失磨汽蛰帖桓鄂宜铬蛮辊签阐际第五章发酵工艺的控制第五章发酵工艺的控制,