8发酵过程控制.ppt

五 CO2和呼吸商对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 CO2对发酵的产生影响 促进发酵 如牛链球菌发酵生产多糖，最重要的发酵条件是提供的空气中要含5%的CO2 。 抑制发酵 如对肌苷、异亮氨酸、组氨酸、抗生素等发酵有抑制。 影响发酵液的酸碱平衡。 五 CO2和呼吸商对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 CO2对发酵影响的机理 CO2及HCO3-主要是影响细胞膜的结构，导致膜的流动性及表面电荷密度发生改变，影响到细胞膜的输送效率，导致细胞生长受到抑制、形态发生改变。 CO2主要作用于细胞膜的脂质核心部位； HCO3-影响细胞膜的膜蛋白。 五 CO2和呼吸商对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 CO2的控制 CO2在发酵液中的浓度变化不像溶解氧那样有一定的规律。它的大小受到许多因素的影响，如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、通气搅拌程度、罐压大小、设备规模等。在发酵过程中通常通过调节通风和搅拌来控制。 六 基质浓度对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 六 基质浓度对发酵的影响及其控制 ①保证培养基原料的质量； ②注意某些组分浓度水平，防止出现抑制或阻遏； 七 通气搅拌对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 七 通气搅拌对发酵的影响及其控制 ①搅拌器类型造成的不同，发酵液液流形式不同； ②搅拌转速与桨叶直径的影响； 八 泡沫对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 八 泡沫对发酵的影响及其控制 泡沫的产生、性质及变化 产生原因： ①外界引入，在通气过程中，伴随机械搅拌，空气被分成细小的气泡，从溶氧的角度讲，气泡越细越好，使空气中的氧和发酵液中的CO2能充分的进行交换，这些气泡升到发酵液面形成泡沫； 八 泡沫对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 ②微生物在进行发酵活动时，产生一些气体，如CO2 ；这些代谢气体凝结形成气泡，成为发酵泡沫；菌体代谢越旺盛，这部分泡沫的产生量越多； 性质： 泡沫实际上是气溶胶构成的胶体系统；其分散相是空气和代谢气，连续相是发酵液，泡沫间隔着一层液膜而被彼此分开不相连通。 八 泡沫对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 泡沫对发酵的影响 ①减少发酵的有效容积，若不加控制，过多的泡沫通过排气管溢出，造成发酵液流失； ②过多的泡沫可能从罐顶的轴封渗出罐外，这就增加了染菌的机会； ③使部分菌体粘附在罐盖或罐壁上，而失去作用； ④泡沫严重时，影响通气搅拌的正常进行，妨碍代谢气的排出，对菌体呼吸造成影响，甚至使菌体代谢异常，影响生产率。 八 泡沫对发酵的影响及其控制 发酵过程控制 泡沫的消长规律 操作情况 培养基原料 发酵周期 * 八 发酵过程控制 一 概述 发酵过程控制 发酵过程： 细胞 + 原料 + 环境(生物反应器) ＝ 代谢产物 发酵工艺控制的任务 细胞的培养-发酵液的理化性质相当复杂，随时间变化；培养-发酵过程中以活细胞作为生物催化剂，活细胞的代谢途径以及遗传持性对环境的影响十分敏感，保持生物反应器环境的稳定是发酵控制的目的； 发酵工艺的控制即是对菌体所处环境的控制； 环境条件：温度、pH值、溶氧、CO2、泡沫 一 概述 发酵过程控制 对于产物形成而言，代谢变化就是反映发酵过程中的菌体生长、发酵参数的变化和产物形成速率三者之间的关系。 一 概述 发酵过程控制 变化的根本原因在于菌体的代谢活动引起环境的变化，而环境的变化又反过来影响菌体的代谢。 在初级代谢中，菌体生长仍显示适应期、对数生长期、静止期和衰亡期的特征。 由于菌体的生理状态与培养条件不同，各个时期时间长短也不尽相同，且与接种微生物的生理状态有关 发酵参数变化 一 概述 发酵过程控制 基质浓度的变化一般随发酵时间的延长而不断下降。 溶解氧浓度亦随发酵过程的变化而发生变化 初级代谢产物由于没有明显的产物形成期，所以它是随菌体生长在不断地形成。 一 概述 发酵过程控制 在次级代谢产物发酵过程中，碳源和氮源等进行分解代谢，菌体进行合成代谢。 碳源、氮源和磷酸盐等营养物质不断被消耗，浓度明显降低。 随着新菌体不断合成，菌体浓度明显增加，摄氧速率也不断增大，溶解氧浓度不断下降。 一 概述 发酵过程控制 pH值：发酵液的pH只是发酵过程中各种生化反应的综合结果，它的高低与菌体生长和产物合成有着重要关系。 发酵过程主要参数变化一般规律 温度：它的高低与发酵液中的酶反应速度、氧在培养液中的溶解度和传递速率、菌体生长速率和产物合成速率密切相关。 一 概述 发酵过程控制 溶解氧浓度：利用溶解氧浓度的变化，可了解产生菌产生菌对氧利用的规律，反映发酵的异常情况，也可作为发酵中间控制的参数及设备供氧能力的指标。 基质含量：它是发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度。它的变化对产生菌的生长和产物的合成有着重要的影响