第4章-发酵代谢及其调节控制.ppt

通常，1atm，25℃，（空气中氧）在发酵液内的浓度为0.2mMol/L,摄氧量为10-50mMol/L.hr。 无菌空气的获得：发酵设备的空气系统 三、溶氧的浓度及控制 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 发酵过程中溶解氧的变化 初期：耗氧量大，氧浓度下降，菌体摄氧量达高峰； 中后期，耗氧量较恒定，氧浓度变化较小； 后期，呼吸强度下降，氧浓度上升。 三、溶氧的浓度及控制 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 最适pH： 细菌——6.5-7.5 霉菌——4.0-5.8 酵母——3.8-6.0 pH影响发酵过程的机制 影响酶的活性 影响微生物细胞膜所带电荷 影响培养基中某些营养物质和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对其利用。 四、pH的变化及控制 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 发酵过程pH变化： 菌体生长期，pH变化较大，因为微生物利用营养物质产生酸或碱，使pH下降或上升； 产物合成期，pH相对稳定； 菌体自溶期，基质耗尽，蛋白酶活跃，氨基氮上升，pH上升 四、pH的变化及控制 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 控制pH的方法: 在基础培养基内加入生理酸性或生理碱性物质 添加氮源物质，如尿素，氨水等； 增加溶氧，提高搅拌速度（中间产物被氧化，pH上升）： 利用缓冲溶液配制缓冲能力强、pH变化不大的基础培养基。 四、pH的变化及控制 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 1、泡沫带来的危害 影响装液量 导致逃液，若密封较好，泡沫从排气管排出，致染菌；若密封不好，沿轴上升，致污染； 影响通气搅拌的正常进行，从而妨碍菌的呼吸，造成代谢异常，导致产物减少和菌体过早自溶； 影响后提取。 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 2、泡沫的产生 培养基成分： 产生泡沫物质——蛋白胨、玉米浆、豆饼粉、酵母膏、发酵用水不清洁 持泡物质——糖、淀粉糊精、菌体本身 菌体本身有产生泡沫的作用，感染噬菌体或杂菌污染时泡沫更多 机械搅拌 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 3、消泡 物理法：改变温度法——改变泡沫、黏度或弹性→泡沫破裂，工业上少用 机械法： 罐内消泡法——利用消泡浆（碟片式、耙式） 罐外消泡法——利用旋风分离器分离气体、液体、无气体入缸 化学消泡法：消泡剂 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 A.消泡剂特点及要求： 表面活性剂：泡沫本身表面张力比较低，泡沫表面张力平衡被打破 在气液界面上具有足够大的铺展性能和一定的亲水性； 在水中的溶解度极小，以便长久消泡功能； 无菌、安全，对菌体代谢没有影响，不影响提取； 来源方便，价格便宜。 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 B.常用消泡剂 天然油脂： 豆油、菜油、花生油，主要用精炼油。 缺点：不含亲水基团，不易铺展 用量：1‰-2‰ 聚醚类： 优点:不易挥发，稳定性高； 用量：万分之一至万分之三 GP:用于稀发酵液 GPE:消泡能力强，但作用时间短，用于稠液 一般将GPE与植物油混用 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 醇类：正十一醇、聚二醇（霉菌发酵用） 硅酮类： 须与分散剂（微晶二氧化硅）一起使用才行 聚二甲基硅氧烷及其衍生物 增效措施： a.将泡敌与豆油1：1.5混合使用，效果较好 b.将泡敌、玉米油和水比例1:1.5:9 五、泡沫的消除 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 合理判断对提高发酵单位时间内产量和质量有很大影响，不同类型发酵达到终点目标不同，因而对发酵终点判断也不同 放罐前的补料： 根据糖的消耗速率，计算到放罐时允许残留量。 一般： 40~50吨罐，放罐前10小时不能补料； 大于90吨罐，放罐前16小时不能补料 六、发酵终点的判断 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 1、确定放罐时间。 放罐过早： 原料利用率不高，浪费 影响终产物提取（因为有许多糖、脂肪、蛋白质、微生物残留） 缩短了产物合成期，总产量下降 放罐过迟： 增加单位产品的原料的能耗 由于菌体自溶影响过滤及产品提取 代谢产物分解 六、发酵终点的判断： 第二节 发酵过程调节控制 第四章 发酵代谢及调节控制 2、判断放罐指标: 产物的产量增加率开始下降（产物量/体积.小时 称增长率） 菌体形态出现衰老（胞内出现颗粒），部分菌体出现自溶； 过滤速度明显下降（用移液管吸取发酵液看其流出时间） 残糖低，还原糖0