《生物制药技术教学课件》发酵工程制药的过程及控制.ppt

（a）补加有机氮源 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过程中添加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵母粉、玉米浆、尿素等。如土霉素发酵中，补加酵母粉,可提高发酵单位。 （b）补加无机氮源 补加氨水或硫酸铵是工业上常用的方法。氨水既可作为无机氮源, 又可调节pH。在抗生素发酵工业中，通氨是提高发酵产量的有效措施，如与其它条件相配合,有的抗生素的发酵单位可提高50%左右。当pH偏高而又需补氮时，可补加生理酸性物质硫酸铵, 以达到提高氮含量和调节pH的双重目的。还可补充其它无机氮源, 但需根据发酵控制的要求来选择。 3、磷酸盐浓度对代谢的影响及其控制： 促进初级代谢、抑制次级代谢，改变糖代谢途径、抑制次级代谢产物前体的形成，抑制或阻遏次级代谢产物合成酶的合成及活性。 适合微生物生长的磷酸盐浓度为0.3-300mmol/L,适合次级代谢产物合成所需的浓度平均为1.0mmol/L 方法： 采用亚适量的磷酸盐浓度，结合当地的具体条件和使用的原材料通过实验确定 4、前体（precursor）浓度对代谢的影响及控制： 前体不仅有毒性，而且还能被菌体氧化分解。 发酵过程中加入前体的数量采取少量多次或连续流加的方法加入。 发酵过程的补料控制 补料的作用： 发酵过程中的补料也称作补料分批培养（fed-batch culture,FBC)： 优点： （1）解除底物抑制 （2）避免在分批发酵中因一次性投料过多或菌体过量生成、发酵液过于粘稠、氧的传递能力下降等不良后果。 （3）可为发酵过程的自动化控制和最优化控制提供必需的方法。 （五）菌体浓度的影响与控制 菌体浓度（简称菌浓，cell concentration)： 单位体积培养液中菌体的含量。 1、影响菌体浓度的因素： （a)微生物的种类和遗传特性； （b)营养物质的种类和浓度: 基质的抑制作用 （c)菌体生长的环境条件。 2、菌体浓度对发酵产量的影响 初级代谢产物发酵：菌浓愈大，产物产量愈大； 次级代谢产物发酵：菌浓过高，影响发酵产物的产量。 原因： 当菌浓过高时，营养物质消耗过快，培养液中的营养成分明显降低； 有毒物质的积累，可能改变菌体的代谢途径； 当菌浓过高时对培养液中溶解氧浓度的影响尤为明显。 3、最适菌浓的控制： 在抗生素生产中，如何确定最适菌体浓度是提高抗生素生产能力的关键。 (a) 调节培养基的营养基质浓度控制菌浓：使基础培养基的配比适当，以避免产生过高或过低的菌浓; （b)通过中间补料控制菌浓：当菌浓较低时，可补加部分氮源或磷酸盐; （c)必要时可向发酵罐中补无菌水，降低发酵液的菌体浓度： 即可降低菌浓又可降低发酵液的粘度。 （六）泡沫对发酵的影响及其控制： 思考泡沫产生的原因？ 发酵性泡沫：微生物细胞生长代谢和呼吸排出的气体，如氨气、二氧化碳等 思考泡沫对发酵的影响？ 装料系数仅为0.6-0.7 1、发酵过程泡沫产生的原因 （1）通气搅拌的强烈程度 通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。 先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。 也可在基础料中加入消泡剂。 （2）培养基配比与原料组成 培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。 例：在50L罐中投料10L，成分为淀粉水解糖、豆饼水解液、玉米浆等，搅拌900 rpm，通气，泡沫生成量为培养基的2倍。如培养基适当稀一些，接种量大一些，生长速度快些，前期就容易开搅拌。 （3）菌种、种子质量和接种量 菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量 （4）灭菌质量 培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。 2 、起泡的危害 (1)、降低生产能力 在发酵罐中，为了容纳泡沫，防止溢出而降低装液量 (2)、引起原料浪费 如果设备容积不能留有容纳泡沫的余地，气泡会引起原料流失，造成浪费。 (3)、影响菌的呼吸 如果气泡稳定，不破碎，那么随着微生物的呼吸，气泡中充满二氧化碳，而且又不能与空气中氧进行交换，这样就影响了菌的呼吸。 (4)、引起染菌 由于泡沫增多而引起逃液，于是在排气管中粘上培养基，就会长菌。随着时间延长，杂菌会长入发酵罐而造成染菌。大量泡沫由罐顶进一步渗到轴封，轴封处的润滑油可起点消泡作用，从轴封处落下的泡沫往往引起杂菌污染。 泡沫高度（  空气流量（升 / 分） 不同有机氮源起泡能力的比较 泡沫的控制和防治 （1）调整培养基的成分，减少泡沫的产生 可采用的方法有：①减少易起泡成分的用量；②更换原材料的品种、产地或加工方法；③将易起泡的培养基成分通过补料的方式逐渐加入；④在发酵培养基中加入一定量的消泡剂，抑制泡沫的