發(fā)酵工藝優(yōu)化

1、發(fā)醉工藝優(yōu)化發(fā)酵工藝優(yōu)化從搖瓶試驗到中試發(fā)酵罐試驗的不同之處1、消毒方式不同，搖瓶是外流蒸汽靜態(tài)加熱(大部分是這樣的)，發(fā)酵罐是直接蒸汽動態(tài)加熱，部分的是直接和蒸汽混合，會因此影響發(fā)酵培養(yǎng)基的質(zhì)量，體積，PH,透光率等指標。擴大時搖考慮2、接種方式不同，搖瓶是吸管加入，發(fā)酵罐是火焰直接接種(當然有其他的接種方式)，要考慮接種時的菌株損失和菌種的適應性等。3、空氣的通氣方式不同，搖瓶是表面直接接觸。發(fā)酵罐是和空氣混合接觸，考慮二氧化碳的濃度和氧氣的融解情況。4、蒸發(fā)量不同，搖瓶的蒸發(fā)量不好控制，濕度控制好的話，蒸發(fā)量會少。發(fā)酵罐蒸發(fā)量大，但是可以通過補料解決的。5、攪拌方式不同，搖瓶是搖轉(zhuǎn)方式進

2、行混合攪拌，對菌株的剪切力較小。發(fā)酵罐是直接機械攪拌，注意剪切力的影響和無菌的影響。6、PH 的控制，搖瓶一般通過碳酸鈣和間斷補料控制 PH,發(fā)酵可以直接流加控制 PH,比較方便。7、溫度控制，搖瓶是空氣直接接觸或者傳熱控制溫度，但是發(fā)酵罐是蛇罐或者夾套水降溫控制，注意降溫和加熱的影響。8、 注意染菌的控制方法不一樣， 發(fā)酵罐根據(jù)染菌的周期和染菌的類型等可以采取一些必要的措施減少損失。9、發(fā)酵罐可以取樣或者儀表時時檢測，但是搖瓶因為量小不能方便的進行控制和檢測。10、原材料不一樣，發(fā)酵所用原材料比較廉價而且粗曠，工藝控制和搖瓶區(qū)別很大等等發(fā)酵工藝中補料的作用補料分批培養(yǎng)(fed-batchcu

3、lture 簡稱 FBC)是指在分批培養(yǎng)過程中、間歇或連續(xù)地補加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法、與傳統(tǒng)的分批集中補料培養(yǎng)相比、它有以下優(yōu)點：(1)可以避免在分批發(fā)酵中因一次投料過多造成發(fā)酵液環(huán)境突變，造成菌絲大量生長等問題，改善發(fā)酵液流變等性質(zhì)，使得發(fā)酵過程泡沫得以控制，節(jié)省消泡劑，并提高了裝罐系數(shù)。(2)可以控制細胞質(zhì)量，以提高芽抱的比例，并使 pH 得以穩(wěn)定。(3)可以解除底物抑制，產(chǎn)物反饋抑制和分解阻遏。(4)可以使放料和補料”方法得以實施。該方法在發(fā)酵后期、產(chǎn)生了一定數(shù)量代謝產(chǎn)物后，在發(fā)酵液體積測量監(jiān)控下，放出一部分發(fā)酵液，同時連續(xù)補充一一部分新鮮營養(yǎng)液，實現(xiàn)連續(xù)帶放、既有利于提

4、高產(chǎn)物產(chǎn)量.又可降低成本，使得發(fā)酵指數(shù)得以大幅度提高。(5)利用 FBC 技術(shù)、可以使菌種保持最大的生產(chǎn)力狀態(tài).隨著傳感技術(shù)以及對發(fā)酵過程動力學理淪深入研究、用模擬復雜的數(shù)學模型使在線方式實最優(yōu)控制成為可能。連續(xù)補料控制目前采用有反饋控制和無反饋控制兩種方式。有反饋控制：選擇與過程直接關(guān)系的可檢測參數(shù)作為控制指標，例如可以測量、控制發(fā)酵液 PH、采用定量控制葡萄糖流加。穩(wěn)定PH 在次級代謝最旺盛水平。而無反饋控制 FBC 是指無固定的反饋參數(shù)，以經(jīng)驗和數(shù)學模型相結(jié)合的辦法來操作最優(yōu)化控制、從而使抗生素發(fā)酵產(chǎn)量得以大幅度提高。例如發(fā)酵過程中前體的補加。由此可見，要實現(xiàn)對發(fā)酵過程的有效控制，就先要

5、解決補科的連續(xù)控制問題。目前國外發(fā)酵生產(chǎn)過程連續(xù)補料采用：流量計(電磁流量計、液體質(zhì)量流量計卜小型電動、氣動隔膜調(diào)節(jié)閥和控制器來實現(xiàn)連續(xù)補料控制。菜發(fā)酵工廠在中試試驗中還成功地運用了電子稱加三閥控制的自動補科系統(tǒng)至于裝液量的問題，應該從以下幾個方面考慮：1、保持在你所需要的轉(zhuǎn)速培養(yǎng)情況下（尤其是在后期，菌絲很多時，轉(zhuǎn)速很高時），不能讓發(fā)酵液把你的塞子濕掉，容易造成染菌。2、裝液量的體積在消毒過程中，不能因為沸騰把塞子濕掉，或者跑出三角瓶，裝液量太多會出現(xiàn)這樣的情況。很容易染菌。3、根據(jù)你的菌種的情況和發(fā)酵液的粘度，需要的混勻程度等等方面也要考慮。4、建議你做一個梯度試驗（4050607080

6、等）就可以找到你所需要的裝液量。關(guān)于剩余空氣的排除在滅菌完畢后（100 度左右），立刻用蓋子或者其他的用品把你的培養(yǎng)搖瓶蓋好，有時候這么點空氣根本對兼性厭氧發(fā)酵沒有什么影響，如果你的菌種要求很嚴的話，最好用干冰加入已經(jīng)滅菌的空搖瓶后，立刻用其他的樣品培養(yǎng)基分裝即可。當然也可以用氮氣。最好是二氧化碳。你可以再查查看是否有其他的方法，我說的也不完全。！消毒（滅菌）工藝的優(yōu)化1、消毒又叫滅菌，但是又很多的區(qū)別在里面（可以上網(wǎng)搜索資料參考，很多的），我們在公司一般把它稱為消毒。消毒其實又很多的學問在里面，一個好的消毒工可以達到一年內(nèi)千分之一的染菌率，非常的厲害！2、發(fā)酵液經(jīng)過消毒會遭到很大的破壞，所以

7、首先需要控制消毒前的 PH,而后控制消毒時的溫度和時間（非常重要，有時候?qū)Πl(fā)酵指標又很大的影響），在 VB12 發(fā)酵中，消毒的質(zhì)量可以直接影響發(fā)酵的水平，從消后的指標就幾乎能得出放罐時的指標。所以必須控制消毒的溫度和時間。3、消毒的方式的不同對發(fā)酵影響也很大，公司一般分實消（間斷消毒）和連消兩種，連消的發(fā)酵液質(zhì)量較好，但是對設(shè)備儀器要求恨嚴格。實消操作簡單，但是控制也不容易，對發(fā)酵噎破壞較大，因為它的升降溫時間很長。對設(shè)備破壞較大，（震動和蛇罐等）。4、現(xiàn)在出現(xiàn)一種是螺旋板換熱器連續(xù)消毒，很方便也很經(jīng)濟。它的原理和連消鞫相似，只是它靠板式換熱，不和蒸汽直接接觸，而且它的消毒蒸汽冷凝水可以回流到

8、原培養(yǎng)基進口處加熱培養(yǎng)基，可以節(jié)約成本。而且可以控制培養(yǎng)基的體積。但是對設(shè)備的要求很嚴格（為了保證無菌要求），很少的設(shè)備公司能夠做好這樣的設(shè)備。5、發(fā)酵的補料消毒可以通過調(diào)節(jié)好 PH 的幾種料一起進行消毒，節(jié)約成本，如果部分的發(fā)酵中對幾種物料的利用安比例進行，而且這些物料不發(fā)生任何反映，這樣消毒既可以調(diào)節(jié)濃度控制蒸發(fā)量，又可以節(jié)約能源，一舉兩得。6、部分得補料可以加入某種不容物質(zhì)，消毒后再分開。保證設(shè)備的干凈和無菌等，例如油里面可以加入其他的易溶于水的物質(zhì)等，消毒后分水時可以把它分開。7、消毒在保證無菌的前體下，還要考慮經(jīng)濟、對培養(yǎng)基破壞情況、操作方便（節(jié)省維修時間人員等）、工藝改進等等。剪切

9、力的計算可以參考（發(fā)酵設(shè)備），一般的說剪切力一般以攪拌葉的線速度測量，如果沒有搖瓶沒有攪拌可以參考搖瓶中最大的線速度，計算公式為：轉(zhuǎn)速*3.14*搖瓶中最大的半徑的平方。不過我覺得影響你發(fā)酵可能是胞外次級代謝物或者其他的物質(zhì)。搖瓶中的剪切力對菌種的影響很小，不過你的菌種我不是很熟悉，不過憑我的經(jīng)驗我覺得他不是主要的因素。我考慮的可能是氧氣對你的影響較大，可能你攪拌時破壞了菌種的生長環(huán)境，導致他的代謝途徑改變，產(chǎn)生了其他的物質(zhì)（可能是有害物質(zhì)）導致了菌種的生長環(huán)境改變影響了它的代謝。還有一點是：你的培養(yǎng)基條件不是很適合菌種的生長，菌種在前期創(chuàng)造了自己生長條件，結(jié)果攪拌遭到破壞所以沒有長好。淺談在

10、發(fā)酵工藝優(yōu)化中統(tǒng)計手段的重要性。1 .協(xié)同效應與關(guān)鍵因素：優(yōu)化發(fā)酵工藝實質(zhì)是考察各個變量對優(yōu)化目標的效應以獲得各因素（變量）對目標值的影響關(guān)系，進而以此為基礎(chǔ)確定最優(yōu)操作條件。同其他學科一樣，在發(fā)酵優(yōu)化時如果能建立各因素對目標的數(shù)學表達函數(shù)是最為理想的。 但由于發(fā)酵中微生物性質(zhì)的復雜性 （微生物內(nèi)部的代謝機理，調(diào)控機制等）及發(fā)酵環(huán)境多樣的傳遞特性（熱，質(zhì)量、動量），使得要建立一個準確的機理模型十分困難。因此目前常見的發(fā)酵模型多為黑箱模型，即擬合模型（雖然隨著對微生物代謝途調(diào)控機制的了解及生化反應動力學的發(fā)展， 不少成功的機理模型也被建立并用于發(fā)酵的優(yōu)化和調(diào)控一一可參見諸多生化反應動力學教程及研

11、究文獻）。同時，更簡單的單因素試驗或稍復雜的正交試驗也在發(fā)酵工藝優(yōu)化中得到普遍應用。 雖然針對不同的優(yōu)化要求， 優(yōu)化手段當然可以也應該盡量簡單，但目前很多國內(nèi)學術(shù)研究文獻還頻頻采用正交試驗的確讓人感覺很惋惜，特別是對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理不夠重視，相關(guān)的檢驗欠缺。因為在發(fā)酵時，涉及微生物性質(zhì)（種類、種齡、活力，接種量），生長條件（pH、溫度），培養(yǎng)基組成，傳遞條件（溶氧量或轉(zhuǎn)速、攪拌速度）等多個變量，所以不僅要考察每個因素的效應，還應考察是否存在不同因素的協(xié)同效應。一般而言，存在如此多的因素，協(xié)同效應在所難免。而要高效判別協(xié)同效應，統(tǒng)計手段就不可不重視。此外，要高效的進行優(yōu)化時，也應該借助統(tǒng)計手段

12、確定各個因素的效應大小，選擇重要的因素進行重點考察，即抓住主要矛盾把好鋼（精力）用在刀刃 （關(guān)鍵因素） 上。 因此， 在優(yōu)化發(fā)酵工藝時， 一定要有意識的應用統(tǒng)計手段， 首先確定關(guān)鍵因素（包括產(chǎn)生重要協(xié)同效應的因素） ， 而后再集中精力優(yōu)化關(guān)鍵因素。 值得一提的是， 要事半功倍地實現(xiàn)優(yōu)化目標，就應該時刻牢記要抓住主要矛盾。2 .用統(tǒng)計手段建立數(shù)學模型：前點已提及要建立數(shù)學模型，但為什么要用統(tǒng)計手段建立數(shù)模了？我們都知道盲人摸象的故事，其實優(yōu)化發(fā)酵工藝也與此類似。試想，如果我們能準確地定量了解各個因素是如何影響發(fā)酵目標的，那要進行優(yōu)化就是個簡單地求最值的問題。之所以進行單因素試驗或者正交試驗，目的

13、就是通過考察輸入一輸出關(guān)系建立變量一響應間的關(guān)系。 我們?nèi)绻麅H僅通過考察幾個孤立的點就想得到一個系統(tǒng)的全局的關(guān)系實在有盲人摸象的危險：獲得一個局部的關(guān)系，得到一個局部的極值而非全局最值；或者獲得失真的關(guān)系，得到連極值都不是的結(jié)果。而如果借助統(tǒng)計手段，我們可以有意識的選取一些有代表性的點，以獲得全局的正確關(guān)系。比如，如果確定一個正方體的考察空間，那可以選擇八個頂點+一個中心點，還可以補充考察六個面上的中心點。如此一來，不僅對全局做到了有效考察，而且最少只用 9 個點就可以達到目標，勝于無目的地考察正方體的其他點。3 .如何事半功倍確定有效因素：如果有 12 個因素需要考察，那考慮到因素間的兩兩協(xié)

14、同效應，則要另增加 12X11=132 個因素。如果采用單因素試驗或正交試驗，試驗將非比尋常。如果借助適當?shù)慕y(tǒng)計手段，則可大大減少試驗次數(shù)。如 Plackett-Burman（拼寫可能有誤）試驗，n 次試驗可以考察 n-1 個因素，即進行 12 次試驗可以考察 11 個因素。雖然 PB 有一定的缺陷，但一般而言的確是高效而又實用的。類似的非平衡或平衡塊統(tǒng)計手段還有許多，我們可以根據(jù)需要選擇合適的手段進行試驗以達到目的。4 .應用統(tǒng)計優(yōu)化的其他好處：在建立數(shù)學模型是，選擇合適的方法也對優(yōu)化過程和結(jié)果大有裨益。借助最陡爬坡試驗、中心點試驗，相應面方法，均勻設(shè)計等方法能讓你準確、高效的完成試驗。借助

15、SAS,SPAA,Statistics 等統(tǒng)計手段，你可以快速完成數(shù)據(jù)的分析、模型構(gòu)建及假設(shè)檢驗。而且這些統(tǒng)計軟件還特供了強大的繪圖能力，你可以看到所建模型的三維圖像，得到直觀影響，輕松進行最優(yōu)求解得到優(yōu)化條件。另外，最優(yōu)算法發(fā)展比較快，象基因算法，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法也廣為應用。發(fā)酪工藝優(yōu)化前言：發(fā)酵工藝的優(yōu)化在發(fā)酵行業(yè)起到很大的作用，尤其是在發(fā)酵生產(chǎn)中，它是提高發(fā)酵指標的一項非常，有用的技術(shù)手段.同時也是搞發(fā)酵行業(yè)的人的必備知識要求之一，借此我想通過和大家交流共同提高發(fā)酵方面的知識水平.一、發(fā)酵工藝優(yōu)化方法與思路：發(fā)酵工藝優(yōu)化的方法有很多，它們之間不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在一種發(fā)酵中，往往是

16、多種優(yōu)化方法的結(jié)合，其目的就是發(fā)酵是細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)中最早被人們認識和利用的。發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥、輕工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應用，使這一技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。 為了提高發(fā)酵生產(chǎn)水平， 人們首先考慮的是菌種的選育或基因工程的構(gòu)建。而實際上，發(fā)酵工藝的優(yōu)化，包括生物反應器中的工程問題，也同樣非常重要。發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化是發(fā)酵過程中最基本的要求，也是最重要、最難掌握的技術(shù)指標。溫度、pH 值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速、氨離子、金屬離子、營養(yǎng)物濃度等的優(yōu)化控制，依據(jù)不同的發(fā)酵而有所不同。同時，微生物在生長的不同階段、生產(chǎn)目的代謝產(chǎn)物的不同時期，對環(huán)境條件可能會有不同的要求。因此，應該

17、在生物反應器內(nèi)，使溫度、pH 值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速等不斷變換，始終為其提供最佳的環(huán)境條件，以提高目的產(chǎn)物的得率，在發(fā)酵放大實驗中，一般都很注重尋找最佳的培養(yǎng)基配方和最佳的溫度、pH 值、溶氧等參數(shù)，但往往忽視了細胞代謝流的變化。例如：在溶解氧濃度的測量與控制時，關(guān)心的是最佳氧濃度或其臨界值，而不注意細胞代謝時的攝氧率；用氨水調(diào)節(jié) pH 值時，關(guān)心的是最佳 pH 值，卻不注意添加氨水時的動態(tài)變化及其與其他發(fā)酵過程的參數(shù)的關(guān)系，而這些變化對細胞的生長代謝卻非常重要。注意:大家可以從以下各個方面進行交流.盡量能夠分類進行敘述，我總結(jié)了以下幾累，也不是很全，當然從其他的方面進行交流也可以，但是希望你注明

18、附加說明！二.好氧發(fā)酵1 .PH 工藝的優(yōu)化2 .溶氧工藝的優(yōu)化3 .原材料工藝的優(yōu)化4 .消毒（滅菌）工藝的優(yōu)化5 .菌種制備工藝的優(yōu)化6 .小試到中試，中試到生產(chǎn)等擴大實驗的工藝優(yōu)化7 .成本工藝優(yōu)化8 .種子罐工藝的優(yōu)化9 .發(fā)酵罐工藝參數(shù)控制的優(yōu)化10 .儀表控制的工藝優(yōu)化11 .環(huán)境的工藝優(yōu)化12 .染菌處理的工藝優(yōu)化13 .緊急情況處理的工藝優(yōu)化（停電停水停氣停汽等）14 .補料工藝的優(yōu)化15 .倒種工藝的優(yōu)化16 發(fā)酵設(shè)備的工藝優(yōu)化17 .其他的工藝優(yōu)化三.厭氧工藝的優(yōu)化四.固體發(fā)酵的工藝優(yōu)化五淇他1.PH 工藝的優(yōu)化A.配料中的 PH 很重要淇中有配前 PH,配后 PH,消前

19、PH,消后 PH,接種前 PH,工藝控制 PH 等,配前 PH,配后 PH,可以用來檢測原材料的質(zhì)量，初步估計配料的情況，如果出了錯誤，有時候可以從 PH 中的變化看出來，能夠減少錯誤的發(fā)生.B.另外，每次有新的配方我們總是要用 PH 方法檢測其中的每種原材料是否會和其他的發(fā)生反應，可以互相兩兩混合，檢測 PH 的變化，也可以用來作為配微量元素的檢測.C.消前 PH 可以用來減少消毒過程對培養(yǎng)基的破壞，因為培養(yǎng)基在消毒中會有 PH 的變化，在不同的 PH 條件下對培養(yǎng)基破壞也不一樣，因此可以在消毒的時候選擇合適的 PH,消毒完后可以調(diào)節(jié)過來， 這樣一來可以對 PH 敏感的一些原材料減少破壞，

20、這種方法在生產(chǎn)中已經(jīng)取得了初步的成績， 提 （Wj了指標.D.工藝控制的 PH,在發(fā)酵的產(chǎn)抗期間，通過在不同的發(fā)酵時間調(diào)整不同的 PH,可以減少雜質(zhì)的產(chǎn)生,同時還可以緩解溶氧，比如在頭抱發(fā)酵中，通過在后期調(diào)整 PH 可以減少 DCPC 的含量，給提取工序帶來很大的好處，E.補料罐通過 PH 的調(diào)節(jié)可以更好的通過流加物料而不影響發(fā)酵.（部分發(fā)酵在不同時期的 PH 有所不同，所以通過補料罐的調(diào)整可以對發(fā)酵指標有所提高）F.發(fā)酵過程中的 PH 調(diào)節(jié)可以通過各種方法，不一定要添加氨水和氫氧化鈉，可以添加玉米槳等其他的物料來進行調(diào)節(jié).G.控制放罐時的 PH 可以對后面的過濾有所影響，所以一定要控制好放罐

21、前的 PHH.繪制種子瓶和種子罐以及發(fā)酵罐等整個發(fā)酵過程的 PH 生長曲線，可以用來參考控制工藝，檢測無菌情況的發(fā)生.六、A.華東理工大學的張嗣良提出了以細胞代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵工程學”的觀點。他認為，必須高度重視細胞代謝流分布變化的有關(guān)現(xiàn)象，研究細胞代謝物質(zhì)流與生物反應器物料流變化的相關(guān)性，高度重視細胞的生長變化，盡可能多地從生長變化中做出有實際價值的分析，進一步建立細胞生長變量與生物反應器的操作變量及環(huán)境變量三者之間的關(guān)系，以便有效控制細胞的代謝流，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化。B.補料分批發(fā)酵技術(shù)該技術(shù)可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低、 降解物的阻遏和底物的反饋抑制

22、的現(xiàn)象，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝物的積累。所需營養(yǎng)物限量的補加，常用來控制營養(yǎng)缺陷型突變菌種，使代謝產(chǎn)物積累到最大。氨基酸發(fā)酵中采用這種補料分批技術(shù)最普遍，實現(xiàn)了準確的代謝調(diào)控。C.超聲波的應用：超聲波有很強的生物學效應。可應用于發(fā)酵過程的上、中、下游三個階段。其在發(fā)酵工藝上的應用， 可增加細胞膜的通透性和選擇性， 促進酶的變性或分泌， 增強細胞代謝過程， 從而縮短發(fā)酵時間，改善生物反應條件，高生物產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量.超聲波的作用機制分為熱作用、空化作用和機械傳質(zhì)作用。熱作用是超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播過程中，能量不斷被介質(zhì)吸收而使介質(zhì)的溫度升高的一種現(xiàn)象，可用于殺菌或使酶失活。空化

23、作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化。當其超過保持液體作用的臨界分子間距，就形成空化（空泡）?？张輧?nèi)可產(chǎn)生瞬間高溫高壓并伴有強大的沖擊波或射線流等，這足以改變細胞的壁膜結(jié)構(gòu)，使細胞內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)交換。機械傳質(zhì)作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，可使介質(zhì)質(zhì)點進入振動狀態(tài)，加速發(fā)酵液的質(zhì)量傳遞，提高發(fā)酵過程的反應速度。超聲波可廣泛應用于生物發(fā)酵工程。不同頻率和強度的超聲波對發(fā)酵過程的作用是不同的，使用時應視具體的發(fā)酵工藝和使用條件進行選擇。 增加前體物的合成增加目的產(chǎn)物的前體物的合成或是直接添加前體物，均有利于目的產(chǎn)物的大量積累。如：在氨基酸的發(fā)酵中，通常在微生物的培養(yǎng)中加入

24、前體，生產(chǎn)氨基酸；在花生四烯酸的發(fā)酵中，通過增加前體物或是加強糖代謝的途徑，增加其前體物的合成，均有助于提高花生四烯酸的產(chǎn)量。 去除代謝終產(chǎn)物改變細胞膜的通透性， 把屬于反饋控制因子的終產(chǎn)物迅速不斷地排出細胞外，不使終產(chǎn)物積累到可引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，即可以預防反饋控制。七、發(fā)酵工程的優(yōu)化不是很全，、其主要是在兩個方面進行優(yōu)化：營養(yǎng)條件與環(huán)境條件的優(yōu)化.目前做發(fā)酵優(yōu)化沒有什么前途，發(fā)不了高水平的文章，應該說發(fā)酵工程優(yōu)化是 Technology,而不是 science.其主要著眼點在于實現(xiàn)發(fā)酵過程的高產(chǎn)量高產(chǎn)率高生產(chǎn)強度的相對統(tǒng)一.從以下幾個方面實現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)：1 基于微生物反應原理的培養(yǎng)環(huán)境優(yōu)化技

25、術(shù)；2 基于微生物代謝特性的分階段培養(yǎng)技術(shù)3 基于反應動力學和人工智能的優(yōu)化和控制技術(shù)4 基于代謝通量分析的過程優(yōu)化技術(shù)5 基于系統(tǒng)觀點的生物反應系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)6 基于脅迫條件下微生物生理應答特性的發(fā)酵過程優(yōu)化技術(shù)八、發(fā)酵工程包括不少內(nèi)容，工藝的優(yōu)化也有很多值得研究的地方。但是很多的理論是和生產(chǎn)實踐相脫節(jié)的，也可以說對某些生產(chǎn)項目而言是沒必要做過多的研究的（比如絕大多數(shù)的基因工程菌），說白了，就是看菌種好壞。另外，個人認為，發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化，還是要結(jié)合具體的代謝產(chǎn)物和微生物來針對性研究。希望從理論和整體的角度做研究，對優(yōu)化而言是沒有效率的。這里只是從實用性角度來說的，我并不懷疑發(fā)酵工藝的價值。

26、發(fā)酵工程優(yōu)化是 Technology,而不是 science。但是有些事情可能不是你想象的那樣，畢竟現(xiàn)在國內(nèi)的公司和廠家主要以 Technology 為主，學校和科研單位以基礎(chǔ)理論為主，現(xiàn)在的大體情況是科研和實際的生產(chǎn)應用有些脫鉤，搞科研的大部分對搞生產(chǎn)的知識和應用有所缺陷，相反搞生產(chǎn)的覺得搞科研用處不大，尤其是現(xiàn)在的國內(nèi)大的公司很少有出錢搞科研（基礎(chǔ)理論研究）的，他們寧愿把大部分的錢用于工藝上的改進，而不愿意投資搞新產(chǎn)品的開發(fā)。其他方面我不是很清楚，但是在生物制藥方面中國的新產(chǎn)品開發(fā)和應用成功的現(xiàn)在幾乎占不到國外的千分之一。根據(jù)調(diào)查（剛剛進行的在北京進行的國際首屆生物高級經(jīng)濟論壇報告）指出，

27、現(xiàn)在中國的公司和科研脫鉤嚴重， 搞科研的只關(guān)心發(fā)高水平文章， 不關(guān)心應用， 更不關(guān)心生產(chǎn)。 他們并不了解公司真正需要什么技術(shù)，現(xiàn)在公司和科研單位（包括學校）真正聯(lián)手搞發(fā)展的很少，走形式的很多。像國外大的公司自己出錢搞科研開發(fā)的幾乎沒有，因為大部分的公司寧愿花錢去買現(xiàn)成的工藝和技術(shù)。九、至于公司和學校等科研單位合作很難的原因有很多，什么保密、付款、應用等等，我們關(guān)心的是我們畢業(yè)早晚要參加工作，如果搞理論和科研也好，但是大部分的人員是要參加公司工作的，所以多了解這方面的知識，尤其是理論和實踐結(jié)合的知識對我們很有用處。因為我們公司近幾年招徒的新學生（包括研究生和博士）對公司的生產(chǎn)和科研很不適應，他們

28、往往只是從事某方面的工作，而且基礎(chǔ)的東西占有很大的比例。為了更好的畢業(yè)后融入工作人員的大家庭，出于這個目的，所以我才開這個交流，希望對將要畢業(yè)從事工作的人有所幫助，也對剛剛參加工作的人有所啟示。大家共同學習，提高，當然在更多的方面進行交流更好，我們可以學習更多的知識。我再根據(jù)自己的經(jīng)驗談?wù)劊翰蛔阒?，敬請大家給與補充改正！十、溶氧工藝的優(yōu)化A.影響溶氧的條件有：溫度、通氣量、發(fā)酵液性質(zhì)、物料的性質(zhì)、補料的情況、壓力、攪拌的形式、設(shè)備的各種參數(shù)、菌絲本身的情況、染菌等等b.控制好的溶氧要從各個方面分析入手，比如說，在不同的周期要調(diào)整各種影響溶氧的條件順序就不一樣，前期可以調(diào)整通氣量，罐壓然后溫度

29、，經(jīng)攪拌等對生產(chǎn)指標影響不大，但是在發(fā)酵后期則要注意：如果你的軍種和產(chǎn)物的生產(chǎn)對溫度敏感的話， 則需要最后調(diào)整溫度， 如果對壓力或者二氧化碳敏感的話則最后再調(diào)整壓力。其他的情況一樣。也可以通過順序調(diào)整來節(jié)省成本。c.攪拌的形式很多，我們試過很多的形式，根據(jù)設(shè)備的不同選型有所不同，但是必須要根據(jù)你的發(fā)酵液的性質(zhì)和電機的功率等進行選擇。這方面在發(fā)酵設(shè)備這本書上有詳細的描述。注意一點是：攪拌的選擇要注意它的接口和縫隙，避免染菌。d.空氣分布器可以根據(jù)設(shè)備的情況進行設(shè)計，保證它和物料的混合度達到最大當然最好。不過一定要考慮它對染菌的影響。以及對其進行清洗的方便和消毒的方便，不易杜塞等。e.通過補料可以

30、緩解溶氧，尤其是你的部料成分對發(fā)酵后其有很大影響的時候，通過合適的補料時間和補料量的控制可達到提高發(fā)酵指標的效果。具體問題具體分析了！f.通氣量的控制可以根據(jù)菌絲的 ph 的變化和溶氧計的測量進行控制，同時可以根據(jù)補料量的多少進行控制，這些均可以作為調(diào)整溶氧的參考依據(jù)。十一、做發(fā)酵優(yōu)化一定要有針對性，在你做一個新品種時，一定要忘記你原來品種的所有特性，把注意力集中到你所從事的具體微生物的培養(yǎng)上來！就象人才培養(yǎng)一樣要因才施教，要有感情的去對待它，微生物也是生物，在某方面同人一樣，這是我做發(fā)酵幾年的體會，對于發(fā)酵是 TECHNOLOGY 還是 SCIENCE,以及前途如何均不重要，重要的是要把自己

31、所做的事情做好，做精，做細，就能實現(xiàn)TECHNOLOGY 與 SCIENCE 之間的轉(zhuǎn)化，它們表象不同，本質(zhì)一樣！無論工作和試驗都是一樣的，需要你盡心盡力去認真的對待，只有踏踏實實認認真真的努力去把試驗和工作做好，做精，做細，我覺得任何人都會有很多的收獲的。我做了好幾年的生物制藥工作，深感到做好一件工作并不是一件容易的事情，在發(fā)酵工藝改進這方面的工作也做了很多，有一點身有感觸，就是其實我們做微生物試驗不妨把自己的位置和微生物換個角度考慮，就會得到很多的啟事。舉個例子來說吧！曾經(jīng)有位博導說過，我們自己在培養(yǎng)微生物，用微生物進行試驗，但是我們總是把他們當作微生物看待，當自己試驗品，我們不妨換個角度

32、，如果我們和微生物一樣的話，即我們在微生物角度那么我們應該怎樣進行試驗呢！我們所用的大多數(shù)高產(chǎn)菌株幾乎大部分是缺陷型菌株，也就是說是病態(tài)菌株，所以我們?nèi)绻軌蛳驅(qū)Υ∪艘粯訉Υ?，知道他需要什么，病癥在那里，如何維持我們所需要的狀態(tài)等，就會理所當然的得到他的配合，也就是能夠更多的得到我們所需要的產(chǎn)物。從中我得到了很多的啟事，當然我們不是微生物，但是我們可以從其他的角度去考慮問題，或許能夠得到意想不到的效果！呵呵！十二、從搖瓶試驗到中試發(fā)酵罐試驗的不同之處1、消毒方式不同，搖瓶是外流蒸汽靜態(tài)加熱(大部分是這樣的)，發(fā)酵罐是直接蒸汽動態(tài)加熱，部分的是直接和蒸汽混合，會因此影響發(fā)酵培養(yǎng)基的質(zhì)量，體積

33、，PH,透光率等指標。擴大時搖考慮2、接種方式不同，搖瓶是吸管加入，發(fā)酵罐是火焰直接接種(當然有其他的接種方式)，要考慮接種時的菌株損失和菌種的適應性等。3、空氣的通氣方式不同，搖瓶是表面直接接觸。發(fā)酵罐是和空氣混合接觸，考慮二氧化碳的濃度和氧氣的融解情況。4、蒸發(fā)量不同，搖瓶的蒸發(fā)量不好控制，濕度控制好的話，蒸發(fā)量會少。發(fā)酵罐蒸發(fā)量大，但是可以通過補料解決的。5、攪拌方式不同，搖瓶是搖轉(zhuǎn)方式進行混合攪拌，對菌株的剪切力較小。發(fā)酵罐是直接機械攪拌，注意剪切力的影響和無菌的影響。6、PH 的控制，搖瓶一般通過碳酸鈣和間斷補料控制 PH,發(fā)酵可以直接流加控制 PH,比較方便。7、溫度控制，搖瓶是空

34、氣直接接觸或者傳熱控制溫度，但是發(fā)酵罐是蛇罐或者夾套水降溫控制，注意降溫和加熱的影響。8、 注意染菌的控制方法不一樣， 發(fā)酵罐根據(jù)染菌的周期和染菌的類型等可以采取一些必要的措施減少損失。9、發(fā)酵罐可以取樣或者儀表時時檢測，但是搖瓶因為量小不能方便的進行控制和檢測。10、原材料不一樣，發(fā)酵所用原材料比較廉價而且粗曠，工藝控制和搖瓶區(qū)別很大等等。十三、補料分批培養(yǎng)(fed-batchculture 簡稱 FBC)是指在分批培養(yǎng)過程中、間歇或連續(xù)地補加一種或多種成分的新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法、與傳統(tǒng)的分批集中補料培養(yǎng)相比、它有以下優(yōu)點：(1)可以避免在分批發(fā)酵中因一次投料過多造成發(fā)酵液環(huán)境突變，造成菌絲

35、大量生長等問題，改善發(fā)酵液流變等性質(zhì)，使得發(fā)酵過程泡沫得以控制，節(jié)省消泡劑，并提高了裝罐系數(shù)。(2)可以控制細胞質(zhì)量，以提高芽抱的比例，并使 pH 得以穩(wěn)定。(3)可以解除底物抑制，產(chǎn)物反饋抑制和分解阻遏。(4)可以使放料和補料”方法得以實施。該方法在發(fā)酵后期、產(chǎn)生了一定數(shù)量代謝產(chǎn)物后，在發(fā)酵液體積測量監(jiān)控下，放出一部分發(fā)酵液，同時連續(xù)補充一一部分新鮮營養(yǎng)液，實現(xiàn)連續(xù)帶放、既有利于提高產(chǎn)物產(chǎn)量.又可降低成本，使得發(fā)酵指數(shù)得以大幅度提高。(5)利用 FBC 技術(shù)、可以使菌種保持最大的生產(chǎn)力狀態(tài).隨著傳感技術(shù)以及對發(fā)酵過程動力學理淪深入研究、用模擬復雜的數(shù)學模型使在線方式實最優(yōu)控制成為可能。十四、

36、連續(xù)補料控制目前采用有反饋控制和無反饋控制兩種方式。有反饋控制：選擇與過程直接關(guān)系的可檢測參數(shù)作為控制指標，例如可以測量、控制發(fā)酵液 PH、采用定量控制葡萄糖流加。穩(wěn)定 PH 在次級代謝最旺盛水平。而無反饋控制 FBC 是指無固定的反饋參數(shù)，以經(jīng)驗和數(shù)學模型相結(jié)合的辦法來操作最優(yōu)化控制、從而使抗生素發(fā)酵產(chǎn)量得以大幅度提高。例如發(fā)酵過程中前體的補加。由此可見，要實現(xiàn)對發(fā)酵過程的有效控制，就先要解決補科的連續(xù)控制問題。目前國外發(fā)酵生產(chǎn)過程連續(xù)補料采用：流量計（電磁流量計、液體質(zhì)量流量計卜小型電動、氣動隔膜調(diào)節(jié)閥和控制器來實現(xiàn)連續(xù)補料控制。菜發(fā)酵工廠在中試試驗中還成功地運用了電子稱加三閥控制的自動補

37、科系統(tǒng)十五、消毒（滅菌）工藝的優(yōu)化1、消毒又叫滅菌，但是又很多的區(qū)別在里面（可以上網(wǎng)搜索資料參考，很多的），我們在公司一般把它稱為消毒。消毒其實又很多的學問在里面，一個好的消毒工可以達到一年內(nèi)千分之一的染菌率，非常的厲害！2、發(fā)酵液經(jīng)過消毒會遭到很大的破壞，所以首先需要控制消毒前的 PH,而后控制消毒時的溫度和時間（非常重要，有時候?qū)Πl(fā)酵指標又很大的影響），在 VB12 發(fā)酵中，消毒的質(zhì)量可以直接影響發(fā)酵的水平，從消后的指標就幾乎能得出放罐時的指標。所以必須控制消毒的溫度和時間。3、消毒的方式的不同對發(fā)酵影響也很大，公司一般分實消（間斷消毒）和連消兩種，連消的發(fā)酵液質(zhì)量較好，但是對設(shè)備儀器要求

38、恨嚴格。實消操作簡單，但是控制也不容易，對發(fā)酵噎破壞較大，因為它的升降溫時間很長。對設(shè)備破壞較大，（震動和蛇罐等）。4、現(xiàn)在出現(xiàn)一種是螺旋板換熱器連續(xù)消毒，很方便也很經(jīng)濟。它的原理和連消鞫相似，只是它靠板式換熱，不和蒸汽直接接觸，而且它的消毒蒸汽冷凝水可以回流到原培養(yǎng)基進口處加熱培養(yǎng)基，可以節(jié)約成本。而且可以控制培養(yǎng)基的體積。但是對設(shè)備的要求很嚴格（為了保證無菌要求），很少的設(shè)備公司能夠做好這樣的設(shè)備。5、發(fā)酵的補料消毒可以通過調(diào)節(jié)好 PH 的幾種料一起進行消毒，節(jié)約成本，如果部分的發(fā)酵中對幾種物料的利用安比例進行，而且這些物料不發(fā)生任何反映，這樣消毒既可以調(diào)節(jié)濃度控制蒸發(fā)量，又可以節(jié)約能源，

39、一舉兩得。6、部分得補料可以加入某種不容物質(zhì)，消毒后再分開。保證設(shè)備的干凈和無菌等，例如油里面可以加入其他的易溶于水的物質(zhì)等，消毒后分水時可以把它分開。7、消毒在保證無菌的前體下，還要考慮經(jīng)濟、對培養(yǎng)基破壞情況、操作方便（節(jié)省維修時間人員等）、工藝改進等等。十六、剪切力的計算可以參考（發(fā)酵設(shè)備），一般的說剪切力一般以攪拌葉的線速度測量，如果沒有搖瓶沒有攪拌可以參考搖瓶中最大的線速度，計算公式為：轉(zhuǎn)速*3.14*搖瓶中最大的半徑的平方。不過我覺得影響你發(fā)酵可能是胞外次級代謝物或者其他的物質(zhì)。 搖瓶中的剪切力對菌種的影響很小， 不過你的菌種我不是很熟悉，不過憑我的經(jīng)驗我覺得他不是主要的因素。我考慮

40、的可能是氧氣對你的影響較大，可能你攪拌時破壞了菌種的生長環(huán)境，導致他的代謝途徑改變，產(chǎn)生了其他的物質(zhì)（可能是有害物質(zhì)）導致了菌種的生長環(huán)境改變影響了它的代謝。還有一點是：你的培養(yǎng)基條件不是很適合菌種的生長，菌種在前期創(chuàng)造了自己生長條件，結(jié)果攪拌遭到破壞所以沒有長好。十七、淺談在發(fā)酵工藝優(yōu)化中統(tǒng)計手段的重要性。1.協(xié)同效應與關(guān)鍵因素：優(yōu)化發(fā)酵工藝實質(zhì)是考察各個變量對優(yōu)化目標的效應以獲得各因素（變量）對目標值的影響關(guān)系，進而以此為基礎(chǔ)確定最優(yōu)操作條件。同其他學科一樣，在發(fā)酵優(yōu)化時如果能建立各因素對目標的數(shù)學表達函數(shù)是最為理想的。 但由于發(fā)酵中微生物性質(zhì)的復雜性 （微生物內(nèi)部的代謝機理，調(diào)控機制等）及發(fā)酵環(huán)境多樣的傳遞特性（熱，質(zhì)量、動量），使得要建立一個準確的機理模型十分困難。因此目前常見的發(fā)酵模型多為黑箱模型，即擬合模型（雖然隨著對微生物代謝途調(diào)控機制的了解及生化反應動力學的發(fā)展， 不少成功的機理模型也被建立并用于發(fā)酵的優(yōu)化和調(diào)控一一可參