七发酵工艺控制.PPTVIP

第三节 发酵条件的影响及其控制 引言 影响发酵的因素较多，有些因素还是未知的，此外其主要影响因素也会变化。 因此了解发酵工艺条件对过程的影响和掌握反映菌的生理代谢和发酵过程变化的 规律，可以帮助人们有效地控制微生物的生长和生产。 常规的发酵条件有：罐温、搅拌转速、搅拌功率、空气流量、罐压、液位、补料、 加糖、油或前体，近氨速率以及补水(需要的话)等的设定与控制。 微生物的发酵水平取决于菌种的特性和发酵条件（包括培养基）的控制。 1、基质浓度对发酵影响及其控制（主要内容第四章） 基质浓度指发酵液中糖，氮，磷与重要营养物质的浓度。 基质浓度的变化对产生菌的生长和产物的合成有重要影响，也是提高代谢产物产量的重要控制手段。 2、灭菌情况（主要内容第四章） 一般随着灭菌温度升高和时间延长，对培养基的破坏作用增强，从而影响产物 的合成。。 氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白质）容易与羰基化合物发生复杂的美拉德反应， 在导致培养基褐变同时，还降低了有关的营养物成分。 糖类化合物可以低压灭菌（115 oC,15 min） 某些不耐热的成分有时可以过滤除菌法除菌。 葡萄糖不宜与其他养分一起灭菌，最好单独灭菌。 3、种子质量（主要内容第六章） 发酵期间菌种生长的快慢和产物合成的多少在很大程度上取决于种子的质量。 a. 接种菌龄：一般对数生长期后期，最适菌龄由试验确定 b.接种量：一般接种量5-10%，抗生素接种量可以增加到20-25% 4、温度对发酵的影响 （1）温度对微生物生长的影响 微生物的生长和产物合成均需在各自合适的温度下进行， 有时候这两个温度并不一致。 -比死亡速率 ① ② ③ 几乎所有微生物的脂质成分随温度变化 （2）温度对发酵的影响 a. 温度影响生物合成的方向： 低于30 ℃ 合成金霉素能力较强 四环素比例上升 35 ℃ 只产四环素 金色链霉菌 b. 温度对代谢的调节 低于20 ℃时，氨基酸合成途径的终产物对第一个酶的 反馈抑制比在正常生长温度（20 ℃）更大。 （3）最适温度的选择 整个发酵周期采用一个温度未必最好。 青霉素产生菌 最适生长温度30 ℃ 最适发酵温度20 ℃ ①选择那个温度，要看当时菌体生长和生物合成这一对矛盾中 哪一个为主要方面。 菌体生长为主 青霉素合成为主 ②温度的选择还要考虑其他发酵条件 供氧差-适当降低温度 稀薄或容易利用的培养基-适当降低温度 …… （4）发酵罐温度的控制 夹套（10 m3以下） 盘管（蛇管） （10 m3以上） 夹套 盘管（蛇管） 5、pH对发酵的影响 （1）不同微生物的生长pH最适范围(一般规律): 微生物 最佳生长pH 范围 耐受的pH上下限 霉菌 5-7 5-8.5 酵母 4-5 3.5-7.5 细菌、放线菌 6.5-7.5 3-8.5 (2) 发酵过程pH变化的原因 a.生理酸性或碱性物质的存在：硫酸铵、硝酸钠 b. 发酵过程中有机酸的积累： 乳酸、丙酮酸、乙酸 （3）微生物生长和产物合成阶段的最适pH值通常不一致，这不仅与菌种有关， 还与产物化学性质有关。 黑曲霉合成柠檬酸（三元酸）的最适pH值在3.5-4 金色链丝菌合成金霉素和四环素（两性化合物）的最适pH值5.9-6.3 产黄青霉菌合成青霉素（弱酸）的最适pH值在6.5-6.8 （4）最适pH的选择 最适pH的选择准则是获得最大比生产速率和适当的菌体量，以获得最高产量。 在实际操作中应按发酵过程的不同阶段分别控制不同的pH范围。 实例：S.mobaraense发酵法生产谷氨酰胺转氨酶 （5）pH的控制 a.调节基础培养基的配方 调节碳氮比（C/N） 添加缓冲剂 如CaCO3 b. 补料控制 直接加酸、加碱 补加碳源或氮源 6、溶氧对发酵的影响 （1）为何要控制溶氧 大多数发酵过程是好氧的，因此需要供氧。如果考虑呼吸的化学计量，则葡萄糖的氧化可由下式表示： C6H 12O6 十6O2＝6H2O十6CO2 只有当这两种反应物均溶于水后，才对菌体有用。