《发酵过程工艺》课件.pptVIP

二、溶解氧浓度的控制在供氧方面，主要是设法提高氧传递的推动力和液相体积氧传递系数。调节搅拌转速或通气速率来控制供氧；控制补料速度来控制基质的浓度，从而达到最适的菌体浓度，保证产物的比生长速率维持在最大值，又不会使需氧大于供氧。采用调节温度（降低培养温度可提高溶氧浓度）、液化培养基、中间补水、添加表面活性剂等工艺措施，来改善溶氧水平。第五节菌体浓度和基质对发酵的影响及其控制一、菌体浓度对发酵的影响及控制菌体（细胞）浓度【简称菌浓】是指单位体积培养液中菌体的含量。菌浓的大小，在一定条件下，不仅反映菌体细胞的多少，而且反映菌体细胞生理特性不完全相同的分化阶段。依靠调节培养基的浓度来控制菌浓。首先确定基础培养基配方中有个适当的配比，避免产生过浓（或过稀）的菌体量。然后通过中间补料来控制，如当菌体生长缓慢、菌浓太稀时，则可补加一部分磷酸盐，促进生长，提高菌浓；但补加过多，则会使菌体过分生长，超过临界浓度，对产物合成产生抑制作用。利用菌体代谢产生的CO2量来控制生产过程的补糖量，以控制菌体的生长和浓度。二、基质对发酵的影响及控制基质即培养微生物的营养物质。1.碳源对发酵的影响及控制迅速利用的碳源缓慢利用的碳源葡萄糖、蔗糖等迅速参与代谢、合成菌体和产生能量，并产生分解产物，有利于菌体生长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用；多数为聚合物，淀粉等为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有利于延长抗生素的分泌期，也有许多微生物药物的发酵所采用。在工业上，发酵培养基中常采用含迅速和缓慢利用的混合碳源。2.氮源对发酵的影响及控制迅速利用的氮源缓慢利用的氮源氨基（或铵）态氮的氨基酸（或硫酸铵等）、玉米浆容易被菌体利用，促进菌体生长，但对某些代谢产物的合成特别是某些抗生素的合成产生调节作用，影响产量。延长代谢产物的分泌期、提高产物的产量；但一次投入也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，以致菌体过早衰老而自溶，缩短产物的分泌期。发酵培养基一般选用含有快速和慢速利用的混合氮源，还要在发酵过程中补加氮源来控制浓度。补加有机氮源，如酵母汁、玉米浆、尿素补加无机氮源，如氨水或硫酸铵3.磷酸盐对发酵的影响及控制磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成代谢产物所必需的。微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32～300mmol/L，次级代谢产物合成良好所允许的最高平均浓度仅为1.0mmol/L.磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采用适当的浓度。第六节补料的控制补料分批培养（fed-batchculture，简称FBC），是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法，是分批培养和连续培养之间的一种过渡培养方式，是一种控制发酵的好方法，现已广泛用于发酵工业。第七节泡沫对发酵的影响及其控制一、泡沫的形成及其对发酵的影响在大多数微生物发酵过程中，通气、搅拌以及代谢气体的逸出，再加上培养基中糖、蛋白质、代谢物等表面活性剂的存在，培养液中就形成了泡沫。泡沫的多少与搅拌、通风、培养基性质有关。蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、黄豆粉、酵母粉等是主要的发泡剂。糊精含量多也引起泡沫的形成。当发酵感染杂菌和噬菌体时，泡沫异常多。少量泡沫的作用：一定数量的泡沫是正常现象，可以增加气液接触面积，导致氧传递速率增加；大量的泡沫引起许多负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液，增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行，菌体呼吸受到阻碍，导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。二、泡沫的消除调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。1.机械消泡物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。优点：节省原料，减少染菌机会。缺点：消泡效果不理想，仅可作为消泡的辅助方法。罐内消泡——靠罐内消泡桨转动打碎泡沫。罐外消泡——将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫。2.消泡剂消泡A.消泡剂的作用：降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；兼有两者的作用，达到破裂泡沫的目的。B.作为生物工业理想的消泡剂，应具备下列条件：应该在气－液界面上具有足够大的铺展系数，才能迅速发挥消泡作用，这就要求消泡剂有一定的亲水性；应该在低浓度时具有消泡活性；应该具有持久的消泡或抑泡性能，以防止