发酵工程复习..doc

发酵工程复习 生物技术的关系: 微生物工程是生物技术的重要组成和基础，是生物技术产业化的重要环节。它将微生物学、生物化学和化学工程的基本原理有机结合起来，广泛而深入地揭示了发酵过程的本质。 巴斯德效应是在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少。这种抑制发酵产物积累的现象 生长曲线：有延滞期、指数期、稳定期、衰亡期组成。 延滞期特点：生长速率常数为零，细胞形态变大或增长，细胞内RNA含量增高，原生质呈嗜碱性，合成代谢活跃，对外界不良条件反应敏感。影响延滞期的因素：1.接种龄2.接种量3.培养基成分。4.种子损伤度 指数期特点：生长速率常数R最大，细胞进行平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。影响指数期的因素：1.菌种2.营养成分3.营养物浓度4.培养温度 稳定期生长速率常数为零。衰亡期细胞发生多形化，有的微生物发生自溶。 发酵工程产品的分离方法: 沉淀法、溶剂萃取法、双水相萃取法、吸附法、离子交换法、结晶法 。 现代发酵工程是纯培养技术的建立，是第一代微生物发酵技术，具有划时代的意义。 营养缺陷型菌株是生长因子 pH对发酵的影响与引起pH变化的因素: pH对发酵的影响: pH对菌体生长和产物合成的影响1）pH影响酶的活性、当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻。 2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行。 3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用。 4）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。 例如：黑曲霉在pH2-3时，发酵产生柠檬酸，在pH接近中性时，则产生草酸。 1、发酵过程中pH的变化：1）生长阶段 pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言）如：利福霉素B发酵起始pH为中性，但生长初期由于菌体产生的蛋白酶水解蛋白胨而生成铵离子，使pH上升至碱性；接着，随着铵离子的利用及葡萄糖利用过程中产生的有机酸使pH下降到酸性范围。2）生产阶段 在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适产物合成的范围。3）自溶阶段 菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌丝趋于自溶而代谢活动终止。 2、引起发酵液中pH变化的因素：◇ 发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的组成和发酵条件。◇ 在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。 引起pH下降的因素：1）培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累而pH下降。2）消泡油加得过多。3）生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降。 引起pH上升的因素：1）培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使pH上升。2）生理碱性物质存在。3）中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。 碳源：主要功能：1）为菌体的生长繁殖提供能源和合成菌体所必需的成分；2）为合成目的产物提供所需的碳素成分。常用碳源为糖类、油脂、有机酸、低碳醇等，特殊情况下（如碳源贫乏时），蛋白质水解物或氨基酸等也可被微生物作为碳源使用。 培养基：按用途分为：① 孢子培养基：供菌种繁殖孢子的培养基，常用固体培养基。 常用孢子培养基：麸皮培养基，小米培养基，大米培养基，玉米碎屑培养基，用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制的琼脂斜面培养基。② 种子培养基：供孢子发芽、生长和菌体繁殖的培养基。③ 发酵培养基：供菌体生长、繁殖和合成大量代谢产物用的培养基。 按培养基成分分为：合成培养基和天然培养基。 供氧:包括通过气膜、气-液界面、液膜及液体主流的扩散。 1、供氧方面的阻力（1）气膜阻力（ 1/k1 ; 1/KG）：为气体主流及气-液界面的气膜阻力，与空气情况有关。（2） 气液界面阻力（1/k2；1/KI）：与空气情况有关，只有具备高能量的氧分子才能透到液相中去，而其余的则返回气相。（3）液膜阻力（1/k3; 1/KL ）：为从气-液界面至液体主流间的液膜阻力，与发酵液的成分和浓度有关。（4）液流阻力（1/k4; 1/KLB）：液体主流中传递的阻力；也与发酵液的成分和浓度有关。 由于氧很难溶于水，所以供氧方面的液膜阻力（1/k3 ; 1/KL ）是氧溶于水时的限制因素。良好的搅拌使气泡和液体充分混合而产生湍流，可减少1/k3、1/k4，加速氧的传递。 氧分压;在系统总分压小于5个大气压的情况下，氧的溶解度与总压和其他气体的分压无关，只与氧分压成直线相关，可用Henry定律表示：C* = PO2/H 影响微生物需氧量的因素；1、微生物种类2、培养基的组成与浓