微生物发酵制药技术 微生物发酵制药技术教学课件 6.发酵过程控制（020603）.ppt

项目6 发酵过程控制 微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH往往不同，这不仅与菌种特性有关，也取决于产物的化学性质。 以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入待测样液中组成原电池，该电池电动势大小与溶液pH值有直线关系： E=E0-0.0591pH(250C)。即在250C时，每相差一个pH值单位就产生59.1mV的电池电动势，利用酸度计测量电池电动势并直接以pH表示，故可从酸度计上读出样品溶液的pH值。 反馈抑制 　　代谢途径的末端产物过量直接抑制该途径第 一个酶的活性，使整个过程减缓或停止，避免末 端产物的过量积累。 　　　　 　苏氨酸　　　　ａ-酮丁酸　　异亮氨酸　 分解代谢物阻遏 指培养基中同时有两种分解代谢底物存在时，利用快的那种底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。根据分解产物的不同，又分为碳分解产物阻遏和氮分解产物阻遏，如“葡萄糖效应”和“铵阻遏”。 葡萄糖效应 碳分解产物的阻遏作用。当大肠杆菌培养于含有葡萄糖和乳糖的培养基中，菌体出现两次生长旺盛期，这是菌首先利用葡萄糖进行生长繁殖，在葡萄糖耗尽后，过一段时间菌体才开始利用乳糖。碳分解产物的阻遏作用普遍存在于微生物的生化代谢中。 苏氨酸脱氨酶 产物抑制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 任务3 pH 值 的 控制 一、pH值对菌体生长和产物合成的影响 菌种不同，对pH要求不同。 菌种相同，pH不同，形成的产物不同。 菌种生长和发酵的最适pH不同，形成的产物不同。 项目6 发酵过程控制 ● 大多数细菌生长的最适pH6.3～7.5 ● 霉菌、酵母菌最适生长pH3～6 ● 放线菌生长最适 pH7～8 项目6 发酵过程控制 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。 丙酮丁醇发酵中，发酵后期pH为4.3-5.3时积累丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸含量增加。 实例 例如： 一般产生碱性抗生素的，如灰色链霉菌生产链霉素、红色链霉菌产生红霉素，其合成产物的最适pH为6.8-7.3，中性偏碱；而产生两性抗生素的，如金色链霉菌生产金霉素，其合成产物的最适pH为5.9-6.3,弱酸性。 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 二、影响pH值变化的因素 1、基质代谢 （1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。 （2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降；当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。 （3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降。 项目6 发酵过程控制 2、产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类的产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。 3、发酵后期，菌体自溶，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，pH上升。 项目6 发酵过程控制 三、 最适pH的选择 ◇ 选择合适pH值的准则是有利于菌的生长和产物的合 成，以获得较高的产量 ◇ 生长期和生产期的pH不一定相同 例如利福霉素B发酵的最佳pH方案是：生长期pH保持在6.5，生产期pH为7.0。 四、pH测量 1、取样罐外测量 试纸法 （精密级） 酸度计法 罐外取样测量不利于实现自动化管理 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 2、在线测量 发酵用复合pH电极 + pH显示仪表 pH测量原理图 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 发酵用复合pH电极 ? 过高的温度将对玻璃膜材质和参比电极性质产生影响，造成不可逆转的破坏。 ? 外加不锈钢护套后安装于罐内 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 五、发酵过程pH值的控制 1、调整培养基的组分 在培养基配方中考虑到维持pH的需要。例如加入CaCO3，使用缓冲液等。 2、在发酵过程中进行控制 ①添加CaCO3 ②氨水流加法 ③尿素流加法 3、加酸碱调pH 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 一、泡沫的危害 1、泡沫产生 通气搅拌；发酵过程中产生的气体聚结 2、泡沫带来的危害 ①减少发酵的有效容积 ②液体溢出，增加染菌机会 ③导致产物的损失 任务4 泡 沫 的 控 制 项目6 发酵过程控制 项目6 发酵过程控制 二、发酵过程泡沫的变化 1、通气和搅拌的影