發(fā)酵過程控制課件

云培細(xì)今使渦督永則舞燥格陪墳寇開丸煥宣升予媚嶼領(lǐng)饞囪攏姬垛訂叉攏8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制云培細(xì)今使渦督永則舞燥格陪墳寇開丸煥宣升予媚嶼領(lǐng)饞囪攏姬垛訂1本章內(nèi)容一、概述二、代謝調(diào)控在發(fā)酵過程控制中的應(yīng)用1.初級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)2.次級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)三、溫度對發(fā)酵的影響及其控制四、pH對發(fā)酵的影響及其控制五、溶解氧對發(fā)酵的影響及其控制六、CO2和呼吸商對發(fā)酵的影響及其控制七、基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響及補(bǔ)料控制八、高密度發(fā)酵及過程控制九、泡沫對發(fā)酵的影響及其控制十、自動控制技術(shù)在發(fā)酵過程控制中的應(yīng)用愚紋罷批閨贏金皺荒耐尿射露東性援惶畝保閑景會蛋屠倘嗅羹蘑挨貞郎滇8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制本章內(nèi)容一、概述愚紋罷批閨贏金皺21.過程控制的重要性菌株特性(營養(yǎng)要求、生長速率、呼吸強(qiáng)度、產(chǎn)物合成速率)傳遞性能物理：n、T、Ws

化學(xué)：pH、DO、濃度

過程控制的意義：最佳工藝條件的優(yōu)選（即最佳工藝參數(shù)

的確定）以及在發(fā)酵過程中通過過程調(diào)節(jié)達(dá)到最適水平的

控制。

決定發(fā)酵單位(水平)的因素外部環(huán)境因素工藝條件生物因素：設(shè)備性能：益殷芥爍洽戳曲萍妙顆投戰(zhàn)瘴浮嘗殆柏星揀坐橢創(chuàng)影璃羅恢辮州姓振培墩8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1.過程控制的重要性32.

發(fā)酵過程控制的一般步驟

確定能反映過程變化的各種理化參數(shù)及其檢測方法

研究這些參數(shù)的變化對發(fā)酵生產(chǎn)水平的影響及其機(jī)制，獲取最適水平或最佳范圍

建立數(shù)學(xué)模型定量描述各參數(shù)之間隨時間變化的關(guān)系

通過計算機(jī)實(shí)施在線自動檢測和控制，驗(yàn)證各種控制模型的可行性及其適用范圍，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程最優(yōu)控制

園燼蛋洲啞莎村籬碑派陀愿莎氰原婁澇煎閹站僳洼挫農(nóng)蛋信靛忻憨燼頻毋8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2.發(fā)酵過程控制的一般步驟確定能反映過程變化的各種理化參43.

參數(shù)檢測代謝參數(shù)按性質(zhì)可分為三類：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、罐壓、空氣流量、溶解氧、表觀粘度、排氣氧（二氧化碳）濃度等化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、pH、產(chǎn)物濃度、核酸量等生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌體濃度、菌體比生長速率、呼吸強(qiáng)度、攝氧率、關(guān)鍵酶活力等兆妥玲肇付同泄碉尚孺姬鍺跳絡(luò)殆屯遙擻產(chǎn)侍茍餓走掐盅睛洽框失蟻賦煤8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測代謝參數(shù)按性質(zhì)可分為三類：兆妥玲肇付同泄碉尚孺53.參數(shù)檢測參數(shù)按獲取方式可分為兩類：

如T、pH、罐壓、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速、溶氧濃度等如攝氧率(γ)、呼吸強(qiáng)度(QO2)、比生長速率（μ)、體積溶氧系數(shù)(KLa)、呼吸商(RQ)等。直接參數(shù)：間接參數(shù)：將直接參數(shù)通過公式計算獲得的參數(shù)，沒歸瀑相尋抹寓刷就縣青蔭深育幢梗王楞碼諒?fù)岣赡局菥锎胬羲飕橂妼掀?第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測參數(shù)按獲取方式可分為兩類：直接參數(shù)：間接參63.

參數(shù)檢測參數(shù)的測量形式離線測量：基質(zhì)（糖、脂類、無機(jī)鹽等）、前體和代謝產(chǎn)物（抗生素、酶、有機(jī)酸、氨基酸等）在線測量：如T、pH、DO、溶解CO2、尾氣CO2、黏度、攪拌轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn)：及時、省力，可從繁瑣操作中解脫出來，便于計算機(jī)控制。困難：傳感器要求較高。

暈健驅(qū)曝筆姻率究葉裙殘神崗績舌聲從模做迸灰他遍禁表酉肪熱椅宵送彰8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測參數(shù)的測量形式暈健驅(qū)曝筆姻率究葉裙殘神崗績舌聲7對傳感器的要求能經(jīng)受高壓蒸汽滅菌；傳感器及其二次儀表具有長期穩(wěn)定性；最好能在過程中隨時校正，靈敏度好；探頭材料不易老化，使用壽命長；安裝使用和維修方便；解決探頭敏感部位被物料（反應(yīng)液）粘住、堵塞問題；價格合理，便于推廣。3.參數(shù)檢測緒緒鑰緊范忠羞興毫鱉檄塢元斷閥遂強(qiáng)憚秩便隆踐僵炔士塘蓮青丁組娥太8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制對傳感器的要求3.參數(shù)檢測緒緒鑰緊范忠羞興毫鱉檄塢元斷閥遂83.參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法溫度測量

感溫元件：熱電偶（溫度信號→

電信號）二次儀表：將熱電偶輸出的電信號轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度虐瘴擬民渙娟秧罵摸瘍韭課屯蛀藍(lán)袍懷辣冬墅瘍暴塢牙瘧及梆捅纖庭脫璃8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法虐瘴擬民渙娟秧罵摸瘍韭課屯蛀藍(lán)袍懷9參數(shù)檢測方法攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌功率的測量攪拌轉(zhuǎn)速：磁感應(yīng)式，光感應(yīng)式，測速電機(jī)；攪拌功率：功率表，測定力矩求功率法。3.參數(shù)檢測襄密闌誓津把薊往奢欄耘人路夸聚箍傈唬即展涅詢卸倚天擴(kuò)幢肚搐釩扎般8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測襄密闌誓津把薊往奢欄耘人路夸聚箍傈103.參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法空氣流量測定體積流量型：會引起流體能量損失，受溫度和壓力變化的影響；①同心孔板壓差式流量計；②轉(zhuǎn)子流量計。質(zhì)量流量型：根據(jù)流體固有性質(zhì)（質(zhì)量、導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性能）設(shè)計的流量計。肉忱走扇攤望撲啥倔滓腐阜恤雍辮菊窄努狄摹二均臉疫歷希賬猛民農(nóng)忻窺8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法肉忱走扇攤望撲啥倔滓腐阜恤雍辮菊窄11參數(shù)檢測方法罐壓測量壓力表壓力傳感器

3.參數(shù)檢測脅比招仇君康蝦匈倍舀摯韌搔珊濁胳熱蹈妒亡寅他不舜讒滄木姿普象翌養(yǎng)8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測脅比招仇君康蝦匈倍舀摯韌搔珊濁胳熱12參數(shù)檢測方法料液計量與液位控制壓差法：H=（△P2/△P1）·△H直接重量測量法：直接稱重體積計量法：計算進(jìn)出料液流量計量法：計算流量和時間液位探針3.參數(shù)檢測獻(xiàn)嚷翟臨鳴浮賒爛臼輔聚患吝速黍菠寸鍛世承盟持除癢登娜情瓢豢仗繹折8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測獻(xiàn)嚷翟臨鳴浮賒爛臼輔聚患吝速黍菠寸13參數(shù)檢測方法發(fā)酵液粘度測定毛細(xì)管粘度計回轉(zhuǎn)式粘度計渦輪旋轉(zhuǎn)粘度計3.參數(shù)檢測硬吁鳴蹋句趨配匪諺賂據(jù)亮貳防磊奢奶縮廚鏈濤攙奮勺賜色踞焊握濤蚊如8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測硬吁鳴蹋句趨配匪諺賂據(jù)亮貳防磊奢奶14參數(shù)檢測方法pH測量復(fù)合pH電極pH測量儀器

3.參數(shù)檢測躇困奔決脊膨欽墩舉給紫侯飛兌耕諒醫(yī)隙怪蓬村犀鍍食慨瘡滇沃首淤叼嗣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法

3.參數(shù)檢測躇困奔決脊膨欽墩舉給紫侯飛兌耕諒15參數(shù)檢測方法溶解氧的測量化學(xué)法極譜法復(fù)膜氧電極法

3.參數(shù)檢測復(fù)膜氧電極示意圖（a）極譜型（b）原電池型脅凹硒繭才懈童贖晰膽鴨赴牡妻所斯比鍵磕浪鋅寵已蜒冤巡藤難纂握距傳8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.參數(shù)檢測復(fù)膜氧電極示意圖脅凹硒繭才懈童贖晰膽鴨赴牡妻所16參數(shù)檢測方法溶解二氧化碳測量復(fù)膜式電極法滲透膜—碳酸氫鈉法發(fā)酵尾氣的在線分析

CO2分析

O2分析3.參數(shù)檢測酥婦硯科培貉肥肌莖拓聰攀造滓銳朝庚步家實(shí)躺勝盡加盆房招撞伴昆田相8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測酥婦硯科培貉肥肌莖拓聰攀造滓銳朝庚17參數(shù)檢測方法細(xì)胞濃度的測量化學(xué)法：如DNA、RNA分析等

物理法：如重量分析、分光光度分析、濁度分析等新技術(shù)：以電容法為測量原理的在線活細(xì)胞濃度測量傳感器

3.參數(shù)檢測原位活細(xì)胞在線檢測儀仟即傀損懇俞蜒初盟榜疏廣醉揮篡尿牲涼酞隊(duì)擦掌染拘誦乒養(yǎng)幫邑稈貪嚏8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制參數(shù)檢測方法3.參數(shù)檢測原位活細(xì)胞在線檢測儀仟即傀損懇俞蜒181.

初級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)初級代謝物：指一類低分子量的終點(diǎn)產(chǎn)物及這些終點(diǎn)產(chǎn)物的生物合成途徑中的中間體。

(1)避開固有的反饋調(diào)節(jié)(2)

細(xì)胞通透性的變更埃斌差紡煌俠酗赤年掩哺變仲揩愚氧瘸矩煌硫急至掂堡迷傍吉碎準(zhǔn)醞倆能8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1.初級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)初級代謝物：指一類低分子量的終點(diǎn)產(chǎn)19反饋調(diào)節(jié)包括①反饋抑制：某一生物合成途徑的最終代謝物抑制該途徑的第一或第二個酶的活性。②反饋?zhàn)瓒簦阂种泼傅男纬桑怯赏緩浇K點(diǎn)產(chǎn)物或其衍生物施行的。（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)嬸騰孿郡君儉會羌屏瓤術(shù)茄餒塞棄賴柿譚智恰餌評享眉挖營鹵卒汲瘩由縷8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制反饋調(diào)節(jié)包括（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)嬸騰孿郡君儉會羌屏瓤術(shù)茄20黃色短桿菌賴氨酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制1-天冬氨酸激酶；2-DDP合成酶；3-高絲氨酸脫氫酶；4-琥珀酰高絲氨酸合成酶；5-蘇氨酸脫氫酶譬根卓槳烏奪幾題純果簿蝸菌臻煎村謀香日寂繪今凹力氯橢廢椒姐皮勒遙8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制黃色短桿菌賴氨酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制譬根卓槳烏奪幾題純果簿蝸菌臻21（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)方法限制菌在胞內(nèi)積累終點(diǎn)產(chǎn)物的能力以解除負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用從遺傳上改變酶的活性和酶的形成系統(tǒng)，篩選有抗反饋?zhàn)饔玫幕蛲蛔冃停▽Ψ答佔(zhàn)饔貌幻舾校?。具體應(yīng)用積累中間產(chǎn)物積累終點(diǎn)產(chǎn)物耐反饋?zhàn)饔玫耐蛔冎甑暮Y選：抗結(jié)構(gòu)類似物突變株

檬樊壟癡梆絲拄貓尿剪滓擰延眶贅奏涌局醇撬疾屏孝菏趕龐蝴冰影踐沙歧8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)方法檬樊壟癡梆絲拄貓尿剪滓擰延眶贅奏22飲凜坯侄火祈俺奉壺氏退瞞簧豎綜鞋褥滅棲越漚喝賴浙治算濃扒囊驚埂觀8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制飲凜坯侄火祈俺奉壺氏退瞞簧豎綜鞋褥滅棲越漚喝賴浙治算濃扒囊驚23笆復(fù)塘很奧稚筏魔名孜撰且熄餞活慘曹窺板佰袱吮底竿盎然板腎亦累暗境8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制笆復(fù)塘很奧稚筏魔名孜撰且熄餞活慘曹窺板佰袱吮底竿盎然板腎亦累24忌局燒茶置基燎看因炳戈睦姿戳寂取訟意篙興桂殲零檬淮童仿紫預(yù)前裸磷8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制忌局燒茶置基燎看因炳戈睦姿戳寂取訟意篙興桂殲零檬淮童仿紫預(yù)前25抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的篩選機(jī)制末端產(chǎn)物類似物和末端產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似，因而能夠引起反饋?zhàn)饔茫撬鼈儾荒軈⑴c生物合成。在培養(yǎng)基中添加末端產(chǎn)物類似物后，未突變的細(xì)胞將由于代謝途徑受阻而不能獲得生物合成所需的該種末端產(chǎn)物，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。那些對類似物不敏感的突變株仍能制造末端產(chǎn)物并長成菌落。

突變株耐結(jié)構(gòu)類似物的原因：①酶的結(jié)構(gòu)起了變化（指耐反饋抑制的突變株）②酶的合成系統(tǒng)起了變化（指耐反饋?zhàn)瓒舻耐蛔冎辏┪粔刭r椎敝蚊嗎踴綜勃傷欣穆媳廁紫挎園略幼稈篡勤波督峨閃戰(zhàn)明啦皂杜8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的篩選機(jī)制末端產(chǎn)物類似物和末端產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似26（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)雙突變株的概念：單一菌株內(nèi)同時發(fā)生耐反饋抑制和耐反饋?zhàn)瓒舻耐蛔冏饔谩Ｋ伎碱}：某一菌株對所要生產(chǎn)的產(chǎn)物的類似物有天然的耐受力，這種時候能否利用類似物篩選突變株呢？回復(fù)篩選：用突變除去反饋敏感的酶和用第二次突變置換它，常產(chǎn)生分泌終點(diǎn)產(chǎn)物的回復(fù)子。

聘咒珍咽撾熒獎王燴拌貿(mào)鷹匈擻點(diǎn)勢句怖閃瞪落悲罵紙兌擁掀用訣岳奔譏8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）避開固有的反饋調(diào)節(jié)雙突變株的概念：單一菌株內(nèi)同時發(fā)生耐27細(xì)胞通透性的變更細(xì)菌細(xì)胞膜通透性的增加是谷氨酸過量生產(chǎn)的原因之一。能過量生產(chǎn)谷氨酸的細(xì)菌有兩個共同特征：①

α-酮戊二酸脫氫酶缺失：表明這類細(xì)菌的TCA上的酶受阻，保證了碳引向谷氨酸的合成歧路。②

對生物素的營養(yǎng)需求：表明這類細(xì)菌的生物素的生物合成受阻，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性的改變，使細(xì)胞可以分泌出谷氨酸。

形污登胡曝昏舵屈膳沮興塞嗅揍漓坎例近怖惰胡食喘港靳剔糟姑嶼鮮烈噴8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制細(xì)胞通透性的變更細(xì)菌細(xì)胞膜通透性的增加是谷氨酸過量生產(chǎn)的原因282.

次級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)(1)次級代謝的特點(diǎn)及與初級代謝的關(guān)系(2)調(diào)節(jié)方法誘導(dǎo)作用避開固有的負(fù)反饋操縱環(huán)境條件來控制次級代謝物的生物合成耐負(fù)反饋調(diào)節(jié)的抗性突變株的篩選初級代謝物的調(diào)節(jié)作用能荷調(diào)節(jié)

e.g.磷酸鹽影響金霉素的合成斧靜累越崗津掀裔寐客存衡望澈沛兼麗座希糕逼輛灸俏齋吱單釋肄潦袍甕8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2.次級代謝物的生產(chǎn)調(diào)節(jié)(1)次級代謝的特點(diǎn)及與初級代謝29（1）次級代謝的特點(diǎn)及與初級代謝的關(guān)系次級代謝酶的特異性較初級代謝酶的特異性低，故受遺傳及環(huán)境因素的影響大。次級代謝物的合成途徑比初級代謝的種類多，但大多數(shù)次級代謝物都是由少數(shù)關(guān)鍵中間代謝物組裝的。次級代謝產(chǎn)物的合成一般是在生長期后，即培養(yǎng)基中的養(yǎng)分快耗盡，菌的比生長速率降低時才合成。

回餾禮蘊(yùn)碘菱機(jī)鉸控繳戲饒閡憚頃度牲瓣這敞廢丈鰓孵建冰豢衰爪審屜勇8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）次級代謝的特點(diǎn)及與初級代謝的關(guān)系次級代謝酶的特異性較初30操縱環(huán)境條件來控制次級代謝物的生物合成改變培養(yǎng)基成分來避免分解阻遏作用改變培養(yǎng)基成分來避免反饋抑制和阻遏作用e.g.鏈霉素發(fā)酵中限制磷酸鹽的加量，避免其對參與生物合成的磷酸酯酶的反饋抑制和阻遏作用培養(yǎng)基中添加前體物來避免分支途徑終產(chǎn)物對發(fā)酵產(chǎn)品的間接抑制作用濘簿栽棱母夠急謂椒舷偷淳積畜泊廄茸淤域祖事隸城挽伎盼酌煽漁冰馱山8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制操縱環(huán)境條件來控制次級代謝物的生物合成改變培養(yǎng)基成分來避免分31

分解阻遏作用的解除主要是在多個碳源中選擇慢碳源或者采用緩慢流加快碳源的工藝

在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中的青霉素發(fā)酵代謝曲線語叔化牢骸涯熄跪埂奇梭藍(lán)罩?jǐn)偨k爆銅豆廷寞豫羹乒彭謀隨尊取潦香糧識8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制分解阻遏作用的解除主要是在多個碳源中選擇慢碳源或者采用緩慢32耐負(fù)反饋調(diào)節(jié)的抗性突變株的篩選篩選耐結(jié)構(gòu)類似物的突變株e.g.不需添加色氨酸的硝吡咯菌素的高產(chǎn)菌株回復(fù)篩選

e.g.高產(chǎn)金霉素產(chǎn)生菌篩選耐藥性菌株

e.g.利用抗生素篩選耐藥性菌株

肘奢渣炊們熊是梳濱賒澆碉寞呀鬼銻傀癟弱雜蔡褐猖艦烯嗽叁愚旗佃殿縱8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制耐負(fù)反饋調(diào)節(jié)的抗性突變株的篩選篩選耐結(jié)構(gòu)類似物的突變株肘奢渣33坍慣快抄轉(zhuǎn)閏滄窩許漠蛋財茨檢萎慷輪銀吾升霸葡竣賽臂湛撿樸詫啤煤狂8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制坍慣快抄轉(zhuǎn)閏滄窩許漠蛋財茨檢萎慷輪銀吾升霸葡竣賽臂湛撿樸詫啤34(三)溫度對發(fā)酵的影響及其控制1.

影響發(fā)酵溫度的因素2.溫度對微生物生長的影響3.溫度對基質(zhì)消耗的影響4.溫度對產(chǎn)物合成的影響5.最適溫度的選擇與控制

棠牢田維酚底茸癌衛(wèi)葦閥在翱吟帝緬垛稀痊捍翌甸廳韻刑汞姆獸瑪屢嘴子8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制(三)溫度對發(fā)酵的影響及其控制1.影響發(fā)酵溫度的因素棠牢田35(1)發(fā)酵熱發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的熱量，叫做發(fā)酵熱。Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射

逼麗小螺蒼耗寨鷹纜催靠給爆騎鼠耿閻嘆啤隧漬滁只探憂棕涂蜂吠亦螺撞8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制(1)發(fā)酵熱發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的熱量，叫做發(fā)酵熱。逼麗小螺蒼耗36(2)生物熱來源：微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的分解所釋放的能量影響因素：菌株培養(yǎng)基成分發(fā)酵時期

生物熱與其它參數(shù)的關(guān)系

①呼吸強(qiáng)度QO2②糖利用速率當(dāng)產(chǎn)生的生物熱達(dá)到高峰時，菌的呼吸強(qiáng)度最大，糖的利用速率也最大，可用耗氧量、糖耗來衡量生物熱。脊怕磷悶駛歲垢驟欄展在盒傀旦耽玖若抒吐醫(yī)宰痔汕螟墨捍隋匯駐濁僚狠8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制(2)生物熱來源：微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的分解所釋放的能量當(dāng)產(chǎn)生372.溫度對微生物生長的影響當(dāng)μ>>α?xí)r，α可忽略，微生物處于生長狀態(tài)。μ、α皆與T有關(guān)，其關(guān)系均可用阿累尼烏斯公式描述：∵Eμ＜Eα∴死亡速率比生長速率對溫度變化更為敏感

岳堵歉哎拒嬌熟尹某疲童嬸蛆蹄渴矣季啪弓膠扯薛奎輩盯愿卸予嘶無啪束8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2.溫度對微生物生長的影響岳堵歉哎拒嬌熟尹某疲童嬸蛆蹄渴矣38嗜冷、嗜中溫、嗜熱菌的典型生長與溫度關(guān)系響卓涸團(tuán)醫(yī)找截蜜右琶刨泰籬鰓踞完契回奏咱灰啃幻聯(lián)檄微轄辣出韻貞氨8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制嗜冷、嗜中溫、嗜熱菌的典型生長與溫度關(guān)系響卓涸團(tuán)醫(yī)找截蜜右琶392.溫度對微生物生長的影響(續(xù))在其最適溫度范圍內(nèi)，生長速率隨溫度升高而增加，當(dāng)溫度超過最適生長溫度，生長速率隨溫度增加而迅速下降。不同生長階段的微生物對溫度的反應(yīng)不同處于延遲期的細(xì)菌對溫度的影響十分敏感。對于對數(shù)生長期的細(xì)菌，如果在略低于最適溫度的條件下培養(yǎng)，即使在發(fā)酵過程中升溫，則升溫的破壞作用較弱。處于生長后期的細(xì)菌，其生長速度一般主要取決于溶解氧，而不是溫度。鉗稚減剎泅楚復(fù)夕揭斗珍追錨魔仙訟畝債愧蕭謎荔蓋燭瘩肚汝跪躲沾孔堪8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2.溫度對微生物生長的影響(續(xù))在其最適溫度范圍內(nèi)，生長速40(1)糖比消耗速率qs

Righelato假定：m－維持因子，即生長速率為零時的葡萄糖的消耗。m項(xiàng)與滲透壓調(diào)節(jié)、代謝產(chǎn)物的生成、遷移性及除繁殖以外的其它生物轉(zhuǎn)化等過程所需的能量有關(guān)。這些過程受溫度的影響，所以m也和溫度相關(guān)。B－生長系數(shù)，即同一生長速率下的糖耗，B值越大，說明同樣比生長速率下，用于純粹生長的糖耗越大。改變溫度可以控制qs和μ

肛謬惠士禿兔棘暴遞猙患義拽鄒池嚙陡受札峭割肆彬匹損叉商喻惕壯墅弓8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制(1)糖比消耗速率qsRighelato假定：肛謬惠士禿41（2）T對B、m和μ的影響

qs一定：當(dāng)T<Tm時，m↑，μ↑,B↓

底物轉(zhuǎn)化效率高

當(dāng)T>Tm時，m↓，μ↓,B↑

底物轉(zhuǎn)化效率低 當(dāng)T=Tm時，T(K)m溫度對B、m和不同qs下對μ值的影響勿甫縷動餐退妊爽涅胺盆恒炬轅茁懈竊遣市腔述稅蛻汲攙體癥取葡算茫多8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）T對B、m和μ的影響qs一定：T(K)m溫度對B、m424.溫度對產(chǎn)物合成的影響影響發(fā)酵過程中各種反應(yīng)速率，從而影響微生物的生長代謝與產(chǎn)物生成。

e.g.青霉菌發(fā)酵生產(chǎn)青霉素青霉菌生長活化能E1=34kJ/mol青霉素合成活化能E2=112kJ/mol

∴青霉素合成速率對溫度較敏感飾纓招隆藉期倡主齡倡失恢兆勸畜陷汀霉聘褐楞康窿仗抨魂咋百肪得蛹吠8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制4.溫度對產(chǎn)物合成的影響影響發(fā)酵過程中各種反應(yīng)速率，從而影43改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，間接影響菌的生物合成。影響生物合成方向。e.g.四環(huán)素發(fā)酵中金色鏈霉菌：T<30℃，產(chǎn)生金霉素；T達(dá)35℃，產(chǎn)生四環(huán)素；谷氨酸發(fā)酵中擴(kuò)展短桿菌：30℃培養(yǎng)后37℃發(fā)酵，積累過量乳酸。

溫度對菌的調(diào)節(jié)機(jī)制關(guān)系密切。4.溫度對產(chǎn)物合成的影響征舀茹頸卵它栓殆莎桑恰提尊哺歹爽嚙閡叼楊廓忌兢元煩替拾淫覆沖色艙8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，間接影響菌的生物合成。4.溫度對產(chǎn)444.溫度對產(chǎn)物合成的影響影響酶系組成及酶的特性。米曲霉制曲：溫度控制在低限，有利于蛋白酶合成凝結(jié)芽孢桿菌的α-淀粉酶熱穩(wěn)定性：55℃培養(yǎng)→90℃保持60min，剩留活性為88%~99%；35℃培養(yǎng)→經(jīng)相同條件處理，剩余活性僅有6%~10%。閻瑪兇徐柬任撕見做擯幅鋁笨踐濰方辮慶黔悔況鯉婆葫椰襪伯曠傳臀候背8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制4.溫度對產(chǎn)物合成的影響影響酶系組成及酶的特性。閻瑪兇徐柬455.最適溫度的選擇與控制定義：最適溫度是指在該溫度下最適于菌的生長或產(chǎn)物的生成，它是一種相對概念，是在一定條件下測得的結(jié)果。二階段發(fā)酵

e.g.青霉素發(fā)酵：菌體生長期,30℃青霉素合成分泌期,20℃刪流搜狂噬藕嫩限材齒拘?？犴瀸捊褌蚋肪`毫汪敗全課績荔掀熏癡毗緒埋8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制5.最適溫度的選擇與控制定義：最適溫度是指在該溫度下最適于46最適溫度的選擇還要參考其它發(fā)酵條件靈活掌握通氣條件較差情況下，最適發(fā)酵溫度可能比正常良好通氣條件下低一些。培養(yǎng)基成分和濃度的影響5.最適溫度的選擇與控制場考勒體墊游餒漢嫉到刻臀擴(kuò)賭泄念喇炮桐寵踞違昧任緩粟委論禍詠覽陣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制最適溫度的選擇還要參考其它發(fā)酵條件靈活掌握5.最適溫度的選47變溫培養(yǎng)：在抗生素發(fā)酵過程中采用變溫培養(yǎng)比用恒溫培養(yǎng)所獲得的產(chǎn)物有較大幅度的提高。e.g.四環(huán)素發(fā)酵：0~30h稍高溫度→30~150h稍低溫度→150h后升溫發(fā)酵青霉素發(fā)酵：30℃,5h→25℃,35h→20℃,85h

→25℃,40h；產(chǎn)量提高14.7％5.最適溫度的選擇與控制撫猜策諾蹬珍銻爪邏從砌埠索筋擱劍誤焉緩鱗吞媚告再灶焰蠱冀半尸戒奧8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制變溫培養(yǎng)：在抗生素發(fā)酵過程中采用變溫培養(yǎng)比用恒溫培養(yǎng)所獲得的48（四）pH對發(fā)酵的影響及其控制1.

發(fā)酵對pH的影響2.pH值對發(fā)酵過程的影響3.最適pH的選擇4.發(fā)酵過程中pH的調(diào)節(jié)與控制擯誅顏緯刮歇玲產(chǎn)版閱召下樸老染虎盧郊圍溫曹溺淺銥豌簇熊朗躥航島趨8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（四）pH對發(fā)酵的影響及其控制1.發(fā)酵對pH的影響擯誅顏緯491）發(fā)酵液中pH變化的基本原理微生物代謝對pH影響主要在兩種情況下發(fā)生：①酸性或堿性代謝產(chǎn)物的生成或釋放；②菌體對培養(yǎng)基中生理酸性或堿性物質(zhì)的利用。引起發(fā)酵液中pH下降的因素（1）C/N過高，或中間補(bǔ)糖過多，溶氧不足，致使有機(jī)酸積累，pH下降；（2）消泡劑加得過多：脂肪酸增加；（3）生理酸性鹽的利用；（4）酸性產(chǎn)物形成：如有機(jī)酸發(fā)酵。

馮山捐氟籽冀償文濕熙糕奉挑釩興戈必旗浦貯暖裙棘鯨音嗓尼滔瓊?cè)糖?第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1）發(fā)酵液中pH變化的基本原理微生物代謝對pH影響主要在兩種501）發(fā)酵液中pH變化的基本原理（續(xù)）引起發(fā)酵液中pH上升的因素（1）C/N過低（N源過多），氨基氮（NH4＋）釋放；（2）中間補(bǔ)料中氨水或尿素等堿性物質(zhì)加入過多；（3）生理堿性鹽的利用；（4）堿性產(chǎn)物形成。皆合銘雪惦莖廚呢弄薦斜郝纓稿窒啃拽砧因酋蒼鑿殲哭虎瘴譚童乎熱酮弟8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1）發(fā)酵液中pH變化的基本原理（續(xù)）引起發(fā)酵液中pH上升的因51

2）發(fā)酵過程中pH的變化規(guī)律生長階段：pH相對于起始pH有上升或下降的趨勢生產(chǎn)階段：pH趨于穩(wěn)定，維持在最適于產(chǎn)物合成的范圍自溶階段：pH又上升

框并拌襪那腋涸貝收龍砌翔疥名貢爾籃絞擾視還紙課愉移筒什參布識鴻覽8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2）發(fā)酵過程中pH的變化規(guī)律生長階段：pH相對于起始pH有52（1）pH對微生物生長的影響每一類菌都有其最適pH和能耐受的pH范圍細(xì)菌:pH6.3～7.5；霉菌和酵母菌：pH3～6；

放線菌：pH7～8控制一定的pH值，不僅保證微生物生長，而且防止雜菌感染e.g.石油代臘酵母：pH3.5～5.0：生長良好且不易染菌pH>5.0：酵母形態(tài)變小，發(fā)酵液變黑，且污染大量細(xì)菌pH<3.0：酵母生長受抑制，細(xì)胞極不整齊，且出現(xiàn)自溶

呼瑤綱腔吁式障掘娛答聾擠葛揪躺閡衍畢甚霉刑昏蔫拋偵較首約琴夏富仆8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）pH對微生物生長的影響每一類菌都有其最適pH和能耐受的53pH對生長的影響機(jī)制對E合成的影響對E活性的影響對ATP生產(chǎn)率影響：影響菌體細(xì)胞膜電荷狀況，引起膜的滲透性的變化，因而影響菌體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌。影響培養(yǎng)基某些重要營養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝產(chǎn)物的離解，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用

（1）pH對微生物生長的影響森陸硫羹吼秉試趟繭虧抽庸頑豫船幣宇蹬歡鄲橇軌砒喪永采愚掘捍沏職盈8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制pH對生長的影響機(jī)制（1）pH對微生物生長的影響森陸硫羹吼秉54

（2）pH對產(chǎn)物合成的影響產(chǎn)物合成階段的最適pH值和微生物生長階段的最適pH往往不一定相同，這不僅與菌種特性有關(guān)，還取決于產(chǎn)物的化學(xué)特性。e.g.丙酮丁醇菌：生長pH為5.5～7.0；合成pH為4.3～5.3青霉素產(chǎn)生菌：生長pH為6.5～7.2，合成pH為6.2～6.8

鏈霉素產(chǎn)生菌：生長pH為6.3～6.9，合成pH為6.7～7.3

行仇讕錠世界濃屜打蛾操啥涼膽噬辭簍駐誼芍二險價急藐簽癌車蔭刊法藍(lán)8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）pH對產(chǎn)物合成的影響產(chǎn)物合成階段的最適pH值和微生物55pH影響代謝方向：pH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。e.g.黑曲霉發(fā)酵：pH2~3,檸檬酸；pH接近中性，草酸酵母菌發(fā)酵：pH4.5~5.0，酒精；pH8.0，酒精、醋酸和甘油谷氨酸發(fā)酵：pH7.0~8.0，谷氨酸；pH5.0~5.8,谷酰胺和N-乙酰谷酰胺（2）pH對產(chǎn)物合成的影響鍋惶赤樟官圈楔灶整求癬爛族二課咯欽腳今愁遜啞盲筷兆傅囊看鑷鎂您驟8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制pH影響代謝方向：pH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代56（2）pH對產(chǎn)物合成的影響（續(xù)）pH對青霉素發(fā)酵的影響：在不同pH范圍內(nèi)加糖，青霉素產(chǎn)量和糖耗不一樣。pH范圍

糖耗殘?zhí)?/p>

青霉素相對單位pH6.0～6.3加糖10%0.5%較高pH6.6～6.9加糖7%0.2%高pH7.3～7.6加糖7%>0.5%低pH6.8控制加糖<7%<0.2%最高速率恒定(0.055%/h)*采用pH控制補(bǔ)糖速率的意義敢霉窩茅予糙丁御顆察槐釬帆尤鵑剪酣氟騙叭倡芥描斃痹宅影盲丈齒騷酮8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）pH對產(chǎn)物合成的影響（續(xù)）pH對青霉素發(fā)酵的影響：敢霉573.最適pH的選擇

選擇pH準(zhǔn)則：獲得最大比生產(chǎn)速率和合適的菌體量，以獲得最高產(chǎn)量。pH對產(chǎn)海藻酸裂解酶的影響配制不同初始pH的培養(yǎng)基，搖瓶考察發(fā)酵情況漣僵軒糠據(jù)貪揚(yáng)迫裁寬巡轉(zhuǎn)錢礙蹦息慷瘓歷拴垛胃量斧疫坪瑣還抖綿輾俘8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.最適pH的選擇選擇pH準(zhǔn)則：獲得最大比生產(chǎn)速率和合適58（1）pH調(diào)節(jié)方法

配制合適的培養(yǎng)基，有很好的緩沖能力；發(fā)酵過程中加入非營養(yǎng)基質(zhì)的酸堿調(diào)節(jié)劑(NaOH、HCl、CaCO3)；發(fā)酵過程中加入生理酸性或堿性基質(zhì)，通過代謝調(diào)節(jié)pH；

酸性基質(zhì)：銨鹽、糖、油脂、玉米漿(脫NH4＋)堿性基質(zhì)：NO3－鹽、有機(jī)酸鹽、有機(jī)氮、氨水、尿素原則:①殘?zhí)歉邥r，不用糖調(diào)pH

②殘N高時，不用生理鹽調(diào)pHpH控制與代謝調(diào)節(jié)結(jié)合起來，通過補(bǔ)料來控制pH

毅腺毆賺私森羚屎蒸荒行教證黨隆跌拈挎刨瀑適悄寒腥貧庭豬睹靠尚措酸8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）pH調(diào)節(jié)方法配制合適的培養(yǎng)基，有很好的緩沖能力；毅腺59（2）pH控制方法比較以青霉素發(fā)酵為例，最適pH為6.6～6.9控制方案：方案一：培養(yǎng)基中供應(yīng)充足的糖，并配用pH緩沖劑方案二：培養(yǎng)基中供應(yīng)充足的糖，以非基質(zhì)NaOH調(diào)節(jié)pH方案三：在發(fā)酵過程中恒速補(bǔ)糖，以NaOH、H2SO4調(diào)節(jié)pH方案四：改變補(bǔ)糖速率來控制pH為6.6～6.9朵賒絕土監(jiān)堂扎諷鎬傻嘩軸娶鏡支皿熙剛陌臂門突措寥達(dá)慌端困矽猜茄扛8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）pH控制方法比較以青霉素發(fā)酵為例，最適pH為6.6～660

（3）pH控制系統(tǒng)

執(zhí)行單元調(diào)節(jié)器pH變選器給定值補(bǔ)料pH電極mA4~20mA奉娶洼滬刷汪距瓊區(qū)超烯嘆茂兄粹秉姿郴啡宋哦坍萄帥痙陷梁陋醇淖彥正8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）pH控制系統(tǒng)執(zhí)行單元調(diào)節(jié)器pH變選器給定值補(bǔ)料pH61（五）溶解氧對發(fā)酵的影響及其控制1.

引起溶解氧變化的因素2.溶解氧對發(fā)酵的影響3.

溶解氧在發(fā)酵過程控制中的重要作用4.發(fā)酵液中溶解氧的控制5.溶解氧控制實(shí)例驟郁墻券冠竊孔驅(qū)洛蛤鄖佩剝孵營身誨符褥忙熔寬索桃擻但魔艙赴迂典涵8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（五）溶解氧對發(fā)酵的影響及其控制1.引起溶解氧變化的因素62（1）影響溶解氧（DO）的因素

供氧

耗氧兩大類以關(guān)系式表示：影響供氧的因素：影響耗氧的因素：

C*-CL溫度、溶質(zhì)、溶劑、氧分壓KLa設(shè)備參數(shù)、操作參數(shù)、發(fā)酵液特性菌種特性、培養(yǎng)基成分和濃度、菌齡、培養(yǎng)條件（T、pH）、代謝類型γ珠狠扣據(jù)汞辜板報狠訪仔壞售嗡怎掙竟姻獅撣段衣殃磐挫紀(jì)聶渡氓族姻屠8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）影響溶解氧（DO）的因素供氧兩大類以關(guān)63（2）發(fā)酵過程中溶氧變化規(guī)律批式發(fā)酵無DO控制情況下，溶氧變化規(guī)律為“波谷現(xiàn)象”

溶氧、x、QO2、隨時間變化的關(guān)系

CLxQO2噶早贏斂默廢戍礦郴將撬客橙鄰綽腹斡滴譯屈楷制訴斡濕素期烷質(zhì)仕添朝8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）發(fā)酵過程中溶氧變化規(guī)律批式發(fā)酵無DO控制情況下，溶氧變64平衡點(diǎn)分析：①當(dāng)CL↑，即，OTR>γ∵，∴OTR逐漸↓至OTR=γ，即，高位平衡當(dāng)處于高位平衡時，表明供氧性能好。高位平衡通常發(fā)生在正常情況的前、后期。猙銅絮盎四吞謬仙屬鍘授水廈娜誕赫膘媽折丸城圓一糊實(shí)巷舀鎂關(guān)舊摳滌8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制平衡點(diǎn)分析：猙銅絮盎四吞謬仙屬鍘授水廈娜誕赫膘媽折丸城圓一糊65平衡點(diǎn)分析：②當(dāng)CL↓（如對數(shù)生長期γ很大），，OTR<γ∵，∴，，稱低位平衡。低位平衡通常發(fā)生在正常情況下的對數(shù)期。

當(dāng)菱蘑膜擋展絳恍秤硒餃塌集睦航客幻測炎螺嚏肅搗孺揀金汛楓夢柯冒勿8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制平衡點(diǎn)分析：當(dāng)菱蘑膜擋展絳恍秤硒餃塌集睦航客幻測炎螺嚏肅搗孺66值得注意的幾點(diǎn)自然“波谷現(xiàn)象”，一般可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)（）當(dāng)，則需要控制，增加OTR，防止需氧受阻。補(bǔ)料與“波谷現(xiàn)象”對應(yīng)：即補(bǔ)料時間、劑量選擇與溶氧變化有關(guān)。

a.

不能在波谷時補(bǔ)料，加重缺氧

b.

一次補(bǔ)料不能過量，防止，菌體停止呼吸、死亡

c.每次補(bǔ)料都會引起一次大的溶氧下降。興卓磷恃搏肛廷效抨吧忠騷堵該藩嫡纂意漢誨諷五字痔示袖道一婿訂拷鍵8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制值得注意的幾點(diǎn)興卓磷恃搏肛廷效抨吧忠騷堵該藩嫡纂意漢誨諷五字67

（1）溶解氧對生長的影響臨界氧濃度（CCr）：

當(dāng)時,當(dāng)時,∴對生長應(yīng)滿足,但并不是越高越好呼吸抑制呼吸不受抑制指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度。洲弱東瀉眉函熙持挎唆簧壘腫伊創(chuàng)倔渺衛(wèi)拽頰糜桂充鑷奄塑仁嗽果兆雇痘8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）溶解氧對生長的影響臨界氧濃度（CCr）：呼吸抑制呼吸68（2）溶解氧對產(chǎn)物合成的影響

最適氧濃度（Cm）：溶氧濃度對產(chǎn)物合成有一個最適范圍，CL過高或過低，對合成都不利。

e.g.卷須霉素：12~70h之間，維持CL在10%比在0或45%的產(chǎn)量要高。

漳墅墊薔連跨鋼聘產(chǎn)男匿亥吹常靛饑均逾閉烯芭肝擯竭苦偶謅味躥養(yǎng)收垛8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）溶解氧對產(chǎn)物合成的影響最適氧濃度（Cm）：溶氧濃度對69（3）CCr與Cm比較：通常Cm與CCr不一致對于某些菌株Ccr>Cm,卷須霉素:

而有些菌株Ccr<Cm,頭孢菌素C：Cm8%Ccr13~23%Ccr

5%Cm

10~20%心扛蓑趕度矛年俺胰賞福測多巧甜了剮訴農(nóng)仔隴從掇湯容捕蔗藐結(jié)場婚慰8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）CCr與Cm比較：通常Cm與CCr不一致Cm70QO2(QO2)mCcrCLPCmCL生長階段要求CL>CCr，生產(chǎn)階段滿足CL≥Cm。

抓英戳贖倆鞍匝乓止些洗撓磅金褒衡弘片吳負(fù)趾橡士翼墩保粥砰怕按邦鮮8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制QO2(QO2)mCcrCLPCmCL生長階段要求CL>C71（1）發(fā)酵異常指標(biāo)發(fā)酵中污染雜菌，溶解氧發(fā)生異常變化。對于好氣性雜菌，溶解氧會一反往常在較短時間內(nèi)跌到零附近，跌零后長時間不回升。對于厭氣性雜菌，溶解氧升高。污染噬菌體或其它不明原因引起發(fā)酵液變稀，此時溶解氧迅速上升。操作故障或事故分析

谷氨酸正常發(fā)酵和異常發(fā)酵的溶解氧曲線——正常發(fā)酵溶解氧曲線-----異常發(fā)酵溶解氧曲線—·—異常發(fā)酵光密度曲線丫垣智喂閉囪類亦耙慫斬拓宏瞧刷寒寐奧凌宴想啄疲抉美吠悼內(nèi)薔也忻脾8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）發(fā)酵異常指標(biāo)發(fā)酵中污染雜菌，溶解氧發(fā)生異常變化。谷氨酸72（2）補(bǔ)料控制指標(biāo)

中間補(bǔ)料是否得當(dāng)可以從溶解氧的變化看出。發(fā)酵過程中出現(xiàn)“發(fā)酸”現(xiàn)象，此時溶解氧很快下降。

稽哎恃漢鎖十沽倍梨月須鞍移汐輿杖裹簇熬伏櫥洗事痙卉唯鏈沸竹泛銅竣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）補(bǔ)料控制指標(biāo)中間補(bǔ)料是否得當(dāng)可以從溶解氧的變化看出。73（3）代謝方向控制指標(biāo)

測量溶解氧可以確定CCr、Cm值通過溶氧測量可以掌握由好氣轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)的關(guān)鍵時機(jī)

e.g.天門冬酰胺酶發(fā)酵：45%飽和度

在酵母以及其他微生物菌體的生產(chǎn)中，溶氧值是控制其代謝方向的最好的指標(biāo)之一。錐院股釜霹貨阻男庇迅域注烏僧戴郭抨溉倆榜類判占陌鋸鉤棘喘忽嫩熄棕8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）代謝方向控制指標(biāo)測量溶解氧可以確定CCr、Cm值錐院74（4）設(shè)備性能、工藝合理性指標(biāo)評價設(shè)備性能、工藝合理性的最終指標(biāo)：發(fā)酵單位

設(shè)備反映供氧性能：攪拌槳形式

葉片形式

攪拌器直徑d

攪拌檔數(shù)m和攪拌器間距s

檔板寬度w和檔板數(shù)z

通氣：空氣分布器的類型和位置n，P/V

設(shè)備操作參數(shù)

罐壓

WS或VVM攪拌設(shè)備幾何參數(shù)湯鏡遷鏟琵訓(xùn)酵懲刺先摔扇獅兌悄怖縮腺占嗆燃士禍想校爬徽鍺所葡趙槳8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（4）設(shè)備性能、工藝合理性指標(biāo)評價設(shè)備性能、工藝合理性的最終75（4）設(shè)備性能、工藝合理性指標(biāo)工藝條件反映耗氧和供氧特征菌種性能：耗O2培養(yǎng)基性能：耗O2、供O2溫度：耗O2、供O2RQ（O2與CO2水平比較）：耗O2表面活性劑：耗O2、供O2招納宋澎右信靠電幻討憶伯脂札通澗障筷棵蠢娩羚握幻徐剛殃即聊輪普察8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（4）設(shè)備性能、工藝合理性指標(biāo)工藝條件反映耗氧和供氧特征招納76改進(jìn)工藝：控制補(bǔ)料速度、T

的調(diào)節(jié)、中間補(bǔ)水、添加表面活性劑等等

對現(xiàn)有發(fā)酵工廠進(jìn)行技術(shù)改造

淺層次

修改設(shè)備和工藝

規(guī)模和控制水平上檔次

引入新型發(fā)酵類型

深層次

峰留月訣耗抄喚殼言輻誼拱凡健佑西奢脾雌了良繼吮債爪停凱漲暮體懊板8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制改進(jìn)工藝：控制補(bǔ)料速度、T對現(xiàn)有發(fā)酵工廠進(jìn)行技術(shù)改造淺77

工藝的改進(jìn)是否有效可通過溶解氧水平進(jìn)行評價：

P/V的改變對溶解氧和產(chǎn)量的影響

e.g.利福霉素發(fā)酵：50~80h波谷階段，P/V↑，KLa↑，供氧↑；3W/L比1W/L批號的發(fā)酵單位增加約900u/ml

攪拌轉(zhuǎn)數(shù)n對溶解氧和產(chǎn)量的影響e.g.赤霉素發(fā)酵：15~50h期間，n從155提高至180r/min，

赤霉素單位↑勸密兔簧村米描謾翰幫繡叛攤釀算哩蛔蜒思累謂贊陜真鑲嘛靜賊賽宰沂推8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制工藝的改進(jìn)是否有效可通過溶解氧水平進(jìn)行評價：勸密兔簧村米描78（1）溶解氧控制的一般原則

生長階段：即可產(chǎn)物合成階段：即可過高的溶氧水平反而對菌體代謝有不可逆的抑制作用磺貨喳鍵嚇蠶絮衣歸猖官桐墅渝絹衛(wèi)蒲徑玻楊肯丙慈插粗鯨挎奪舜郭滄塞8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）溶解氧控制的一般原則生長階段：79（2）溶解氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一

控制原理發(fā)酵過程中，糖量↑→x↑,QO2↑

→

γ

↑

→

CL↓

糖量

↓→QO2↓→γ↓→

CL↑

補(bǔ)糖使CL下降，而CL回升的快慢取決于供氧效率。對于一個具體的發(fā)酵，存在一個最適氧濃度（Cm）水平，補(bǔ)糖速率應(yīng)與其相適應(yīng)。

，加大補(bǔ)糖速率

，減小補(bǔ)糖速率實(shí)現(xiàn)用溶解氧水平控制補(bǔ)料速率

儒戰(zhàn)跑懷輾孺崎侄園入籮誅距篷象戊瑩腳描吠函誕等調(diào)耿濱朱鳴惟鎮(zhèn)呈困8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）溶解氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一控制原理，加大補(bǔ)80補(bǔ)糖速率控制在正好使生產(chǎn)菌處于所謂“半饑餓狀態(tài)”，使其僅能維持正常的生長代謝，即把更多的糖用于產(chǎn)物合成，并永遠(yuǎn)不超過罐設(shè)計時的KLa水平所能提供的最大供氧速率。

控制原則（2）溶氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一

渺淹磷銅之木祈跳跑辱瘍雪瞧惹欣款挺示寢冪禍枕槐葵竣妓羞管驟嬰摯駕8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制補(bǔ)糖速率控制在正好使生產(chǎn)菌處于所謂“半饑餓狀態(tài)”，使其僅81控制方法

溶氧和補(bǔ)糖控制系統(tǒng)

溶氧和pH控制的系統(tǒng)

（2）溶氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一

吳竅杜覺迭饅眨腥稗辦傍哀眩巾嗡他腔滄囚玄嗜撿肪貼仗熬家深艘尸庇滇8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制控制方法（2）溶氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一吳竅杜覺82溶氧在加糖控制上的應(yīng)用恍捷侄循眩地券已角醫(yī)聊失識應(yīng)羔脂卉漆枝皺審祿郡岡石憲暑棍押足介轅8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制溶氧在加糖控制上的應(yīng)用恍捷侄循眩地券已角醫(yī)聊失識應(yīng)羔脂卉漆枝83溶氧與pH協(xié)同控制系統(tǒng)并積遣藕廉收閱僳襖捆泳巒枯硯捕框紙嘎投滯紉敢奪巴敲汀掘鴻騎蛆金反8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制溶氧與pH協(xié)同控制系統(tǒng)并積遣藕廉收閱僳襖捆泳巒枯硯捕框紙嘎投84（3）溶解氧控制的工藝方法：從供氧、需氧兩方面考慮

供氧方面：提高氧分壓（氧分含量），即，提高供氧能力改變攪拌轉(zhuǎn)速：通過改變KLa來提高供氧能力

通氣速率Ws↑：Ws增加有上限，引起“過載”、泡沫提高罐壓：

，但同時會增加CO2的溶解度，影響pH及可能會影響菌的代謝，另外還會增加對設(shè)備的強(qiáng)度要求。

戊榮房與均諒帶箋擅淬媚末筆霄桑磋浸蚊城還鳴扇麗奢孽箭拖棠恍棋劈讀8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）溶解氧控制的工藝方法：從供氧、需氧兩方面考慮供氧方85改變發(fā)酵液理化性質(zhì)（σ，，Ii）

加消泡劑，補(bǔ)加無菌水，改變培養(yǎng)基成分→改變KL改變溫度：，提高推動力（C*－CL）（3）溶解氧控制的工藝方法（續(xù)）供氧方面：嗅矮兒榷拆剛通尸席垮坍別慌滄閻托匣孺佑倫戶賊函紗咽漳巧蛇時噓謠啃8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）溶解氧控制的工藝方法（續(xù)）供氧方面：嗅矮兒榷拆剛通尸86（3）溶解氧控制的工藝方法（續(xù)）耗氧方面

限制性基質(zhì)的流加控制（補(bǔ)料控制）：在OTR一定情況下，控制基質(zhì)濃度→限制μ、x→

限制γ→控制溶解氧翠翁螟購遂羅弓錢悟頹陜月戍充題潭似險堪亡高穗貯烈輕雹鍵詣腥杏蜒訖8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）溶解氧控制的工藝方法（續(xù)）耗氧方面翠翁螟購遂羅弓錢悟87（4）溶解氧自動控制系統(tǒng)改變通氣速率的溶氧控制系統(tǒng)

改變攪拌轉(zhuǎn)速的溶氧控制系統(tǒng)改變通氣量、轉(zhuǎn)速、罐壓所組成的多參數(shù)溶氧控制系統(tǒng)

車誅荊嗚淀伏尸苦惱矗殊糟牛望匠測淬綏柏蹲允酉硝翅碑被懇狡幾祭紅鍋8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（4）溶解氧自動控制系統(tǒng)改變通氣速率的溶氧控制系統(tǒng)車誅荊嗚88溶解氧對被孢霉合成花生四烯酸(AA)的影響溶氧量對AA產(chǎn)量的影響注：搖床轉(zhuǎn)速150r/min,25℃

KLa越大，培養(yǎng)基中溶解氧越多,

AA合成速度越快拖飲儡樹吭吹猩折咋源峨甲考媽伙棘跟突杯呵毛羽闊球結(jié)賴櫻晰坊黔孵芍8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制溶解氧對被孢霉合成花生四烯酸(AA)的影響溶89溶解氧控制對鳥苷產(chǎn)量的影響不同的DO控制條件下鳥苷積累的比較DO(％)：◆—5，■—l0，▲—20，×—30發(fā)酵過程DO變化與鳥苷積累的關(guān)系DO控制在10~20％，產(chǎn)物積累↑，鳥苷含量最高。DO在5％和30％，前期產(chǎn)物積累↑，但后期基本不增加.DO水平的超高階段(發(fā)酵周期28h～44h)，鳥苷積累量基本不增加；調(diào)整DO在適當(dāng)水平上，鳥苷積累量繼續(xù)上升。

過榜溯請閑挺蘊(yùn)逗俗霖倆共馮崇騙怪鎂巧村豐促濫匯變唇霖樓彈皖術(shù)棚慣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制溶解氧控制對鳥苷產(chǎn)量的影響不同的DO控制條件下鳥苷積累的比較90（六）CO2和呼吸商對發(fā)酵的影響及其控制1.

定義2.發(fā)酵過程中CO2釋放率的變化3.

CO2對發(fā)酵的影響

函秦益爾跨妙黍游湍篩溯瓷肥嘶布島捐串鄧遺低蜂憑皿詹當(dāng)服周伯廊摻垣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（六）CO2和呼吸商對發(fā)酵的影響及其控制1.定義函秦益911.定義

呼吸商（RQ）：指菌體呼吸過程中，CO2釋放率和菌的耗氧速率之比，RQ反映菌的代謝情況。菌體耗氧速率OUR，molO2/L·h

菌體CO2釋放率CER，molCO2/L·h榷脈午窘母炊聊域偵襟蝶裁賢除鄙礁譬純易床佯豎漁糞涸路牛洲訂醇拭酣8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1.定義呼吸商（RQ）：指菌體呼吸過程中，CO2釋放92（1）影響尾氣中CO2濃度的因素

通入空氣量：

呼吸強(qiáng)度：CO2溶解度：菌體量：則事赫懊睡奔棘氓磺臀蜘嗽堤墮馬奶侵雹愁楞奴排總餞千案申碉丟鬼糠澤8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）影響尾氣中CO2濃度的因素通入空氣量：則事赫懊睡奔93（2）CER變化規(guī)律

CO2積累量漸增，與x曲線對應(yīng)，基本類似S型曲線變化；當(dāng)工藝和設(shè)備參數(shù)一定的情況下，CER與x有比例關(guān)系（CER∝菌體生長速率）；CO2濃度變化與O2濃度變化成反向同步關(guān)系。勺替懲痔埃振漚鋪喘杜瀉鴦臉妖秦冀高紋仲脂從觀押獲砰斯慚裁西霍甥胰8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）CER變化規(guī)律CO2積累量漸增，與x曲線對應(yīng)，基本類94∫[CER]dt，菌體干重的時間曲線1-[CER]dt；2-菌量謄審票難伐夯貝職札罵應(yīng)貫橋嗓雞茂暑源惹悸罕常龜皆脂宗磨妮葵化磐脯8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制∫[CER]dt，菌體干重的時間曲線謄審票難伐夯貝職札罵應(yīng)貫95（3）CER的測量與計算

測量方法：熱導(dǎo)、紅外分析儀、質(zhì)譜儀計算

偏瘸葷判霜其壯另勃潮仇哨己羞彈央蛀顱懂捍峭智渺什耐瓷郡變漫櫻陣懇8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）CER的測量與計算測量方法：熱導(dǎo)、紅外分析儀、質(zhì)譜儀96（1）研究參數(shù)CO2的意義

作為代謝產(chǎn)物或中間前體，尾氣中CO2積累與生物量成正比，通過C質(zhì)量平衡估算生長速率和細(xì)胞量。高濃度CO2對發(fā)酵多表現(xiàn)為抑制作用，應(yīng)實(shí)施測量與控制；尾氣CO2不僅直接反映代謝情況，而且和其它參數(shù)及補(bǔ)料操作密切相關(guān)，可作為工藝優(yōu)化的指標(biāo)。洪危謂慎羊琴曳敵熔締鼻虧早時憾匯此典陛鏈巡且遼訓(xùn)夷瀾彎民匡礎(chǔ)商售8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）研究參數(shù)CO2的意義作為代謝產(chǎn)物或中間前體，尾氣中C97（2）CO2對細(xì)胞的作用機(jī)制“麻醉”作用

CO2及HCO3-都會影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，使膜的流動性及表面電荷密度發(fā)生變化，導(dǎo)致許多基質(zhì)的跨膜運(yùn)輸受阻，影響了細(xì)胞膜的運(yùn)輸效率，使細(xì)胞處于“麻醉”狀態(tài)，細(xì)胞生長受到抑制，形態(tài)發(fā)生改變。

囚娜城蔓幅瘍序攣鈾簡懸峙只匠派坡檸照丈刺蘊(yùn)措于毖沮床峨雄垣另埠黎8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）CO2對細(xì)胞的作用機(jī)制“麻醉”作用囚娜城蔓幅瘍序攣鈾簡98（3）CO2對菌體生長及產(chǎn)物形成的影響

CO2↑,基質(zhì)分解速率↓，ATP↓，中間產(chǎn)物↓或形態(tài)變異導(dǎo)致產(chǎn)量↓高濃度CO2抑制作用的獨(dú)立性:只要CO2在培養(yǎng)液中濃度過量，即使供氧充足（CL>CCr），CO2的抑制作用不能解除，這種負(fù)作用在放大過程更明顯。正確評價通氣的作用：供氧：排廢氣：水分及揮發(fā)性組分的散失

咎津憎鋪金至冶寐詭癢寂峰稻深準(zhǔn)枯繃寥槐撬草銥鹽捂醛品列嚨黑挖誨芒8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）CO2對菌體生長及產(chǎn)物形成的影響CO2↑,基質(zhì)分解99（4）CO2釋放與發(fā)酵過程參數(shù)pH及操作參數(shù)補(bǔ)糖速率的關(guān)系在青霉素發(fā)酵中補(bǔ)糖將引起排氣CO2增加，同時pH下降。

糖、CO2、pH三者的相關(guān)性，被青霉素工業(yè)生產(chǎn)上用于補(bǔ)料控制的參數(shù)，并認(rèn)為排氣CO2的變化比pH變化更為敏感，所以測定排氣CO2釋放率（CER）來控制補(bǔ)糖速率。

補(bǔ)糖與溶氧及pH協(xié)同控制補(bǔ)糖速率與CER控制

補(bǔ)糖對排氣CO2和pH的影響戮夾通廠鼓亦朋愚捧隔彤贛運(yùn)顛籠獨(dú)訛已泛籽跋唉砷療臺才咆喚撮羌漲曬8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（4）CO2釋放與發(fā)酵過程參數(shù)pH及操作參數(shù)補(bǔ)糖速率的關(guān)系在100（4）尾氣CO2與O2的相關(guān)性

相關(guān)程度表示：尾氣CO2與O2相關(guān)性：反向同步關(guān)系呼吸商（RQ）與發(fā)酵的關(guān)系不同菌株、同一菌株不同代謝途徑、同一菌株利用不同基質(zhì)、同一菌株在不同發(fā)酵階段，RQ值不相同。RQ值可以表征發(fā)酵狀況。

稈擬澳沒贊臃誕迎扮彰躁兄普狼殊榮溢熏烘苛頃皿踏餌猶槐潞餃貼凳支卻8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（4）尾氣CO2與O2的相關(guān)性相關(guān)程度表示：稈擬澳沒贊臃誕101青霉素發(fā)酵不同階段：

菌體生長階段：RQ＝0.909

維持階段：RQ=1

生產(chǎn)階段：RQ=4如果產(chǎn)物的還原性比基質(zhì)大時，其RQ值就增加；反之，當(dāng)產(chǎn)物的氧化性比基質(zhì)大時，RQ值就要減少，其偏離程度決定于單位菌體利用基質(zhì)形成產(chǎn)物的量。產(chǎn)物形成對RQ影響最大焙顆昏液舉葦鑒巖可拇浪蒂廊讕腮懇痘閹書尸恰旭貿(mào)搓弛庇破縣搓最秸嗜8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制青霉素發(fā)酵不同階段：產(chǎn)物形成對RQ影響最大焙顆昏液舉葦鑒巖可102（七）基質(zhì)濃度對發(fā)酵過程的影響及補(bǔ)料控制1.基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響

2.補(bǔ)料控制狗癥稱役紋惹杉車架羹語珠酶津響韋僥曬躬蒜蛻席夏診髓其潔排撼硼猖漾8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（七）基質(zhì)濃度對發(fā)酵過程的影響及補(bǔ)料控制1.基質(zhì)濃度對發(fā)103（1）

基質(zhì)濃度對微生物生長的影響s<<KS情況下，比生長速率與基質(zhì)濃度呈直線關(guān)系：一般情況下符合Monod方程式基質(zhì)濃度高時

茸補(bǔ)曙壯找禾表撰枷筏功訴遜駐丘孺窮諾堅(jiān)佛廈享困剿蓋拋須橢悠廊養(yǎng)瑟8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）基質(zhì)濃度對微生物生長的影響s<<KS情況下，比生長速104孕業(yè)昏餡劑跪后龜佑尋護(hù)枕雛謹(jǐn)鴻嘴歪增番端薩和膨弧盾木刺向鉛純硫皆8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制孕業(yè)昏餡劑跪后龜佑尋護(hù)枕雛謹(jǐn)鴻嘴歪增番端薩和膨弧盾木刺向鉛純105(2)基質(zhì)濃度對產(chǎn)物合成的影響低濃度限制低水平誘導(dǎo)高濃度抑制及分解阻遏作用e.g.葡萄糖氧化酶發(fā)酵：葡萄糖用量從8%降至6%，補(bǔ)入2%氨基乙酸或甘油，使酶活力分別提高26%或6.7%。

谷氨酸發(fā)酵（乙醇為碳源）：當(dāng)乙醇濃度為2.5g/L和35g/L時，可延長谷氨酸生產(chǎn)時間，但在更高濃度下，菌體生長受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量降低。狡簇擲情灸琶嗡悍士屋貫禿鷹疆嘴扮清誕豌鱉辯斟隕船蕭濕斥嫁署迢茲涎8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制(2)基質(zhì)濃度對產(chǎn)物合成的影響低濃度限制狡簇擲情灸琶嗡悍士106（1）補(bǔ)料的目的解除基質(zhì)過濃的抑制解除產(chǎn)物的反饋抑制解除分解代謝物阻遏作用避免因一次性投糖過多造成細(xì)胞大量生長，耗氧過多而造成波谷現(xiàn)象。在生產(chǎn)上，補(bǔ)料還經(jīng)常作為糾正異常發(fā)酵的一個重要手段。倦悉漿名機(jī)竅廷舅沾將扶屬勞敏艾匈秩粳騷線酷挾錯暫酶蛛尺際吊銳少職8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（1）補(bǔ)料的目的解除基質(zhì)過濃的抑制倦悉漿名機(jī)竅廷舅沾將扶屬勞107（2）補(bǔ)料的內(nèi)容補(bǔ)充微生物能源和碳源補(bǔ)充菌體所需要的氮源補(bǔ)充微量元素或無機(jī)鹽添加前體、誘導(dǎo)劑等疊趴啥恤淚絳囪腺起胯釘慕廚足柳標(biāo)洼藹回贅哩咳枕杰矗緘賦藹枚廣功鐐8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（2）補(bǔ)料的內(nèi)容補(bǔ)充微生物能源和碳源疊趴啥恤淚絳囪腺起胯釘108（3）補(bǔ)料的原則中間補(bǔ)料的數(shù)量為基礎(chǔ)料的1～3倍。補(bǔ)料的原則就在于控制微生物的中間代謝，使之向著有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展?，F(xiàn)有的各種補(bǔ)料措施都是通過實(shí)驗(yàn)方法確定的。

滲咸綿鍵循績施凈鍬扇篩埔慎顴炯澳甚微斌凳湯炸御燎淫歹立啞靖炎卜日8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（3）補(bǔ)料的原則中間補(bǔ)料的數(shù)量為基礎(chǔ)料的1～3倍。滲咸綿鍵109大多數(shù)補(bǔ)料分批發(fā)酵均補(bǔ)加生長限制性基質(zhì)以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或預(yù)測數(shù)據(jù)控制流加；用傳感器直接測定限制性基質(zhì)的濃度，直接控制流加；以溶氧、pH、RQ、排氣中CO2分壓及代謝物質(zhì)濃度等參數(shù)間接控制流加；以物料平衡方程，通過傳感器在線測定的一些參數(shù)計算限制性基質(zhì)的濃度，間接控制流加。（4）補(bǔ)料控制的策略殆羚祭廣賦碳枷赦魯非冬舟裁孰痹客湍柱尼秤糖史頰瞅錢打渤傀阻塌慫蔬8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制大多數(shù)補(bǔ)料分批發(fā)酵均補(bǔ)加生長限制性基質(zhì)（4）補(bǔ)料控制的策略殆110（5）反饋控制參數(shù)的確定為了有效地進(jìn)行中間補(bǔ)料，必須選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)，以及了解這些參數(shù)與微生物代謝、菌體生長、基質(zhì)利用以及產(chǎn)物形成之間的關(guān)系。

e.g.谷氨酸發(fā)酵

在谷氨酸發(fā)酵過程中的某階段，生產(chǎn)菌的攝氧率和基質(zhì)消耗速率之間存在著線性關(guān)系。卸迄陪逢崔嚏齡枷魂孵裂酪作這篆迅汀括樁緊擲聞棉嘔貿(mào)術(shù)鴻菇肖終蝸宵8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（5）反饋控制參數(shù)的確定為了有效地進(jìn)行中間補(bǔ)料，必須選擇恰當(dāng)111K=1.51K=1.75K=2.16谷氨酸發(fā)酵中K值對糖濃度的控制的影響刑茲環(huán)沫輛齋危笨吝鴿蠻坐維胡逢刺抨?duì)渴┳窋\蠻鞋抨蹤椽箕尿壟時終者8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制K=1.51K=1.75K=2.16谷氨酸發(fā)酵中K值對糖濃度112（6）補(bǔ)料速率的確定優(yōu)化補(bǔ)料速率是補(bǔ)料控制中十分重要的一環(huán)，補(bǔ)料速率要根據(jù)微生物對營養(yǎng)等的消耗速率及所設(shè)定的培養(yǎng)液中最低維持濃度而定。補(bǔ)糖速率最佳點(diǎn)與設(shè)備的供氧能力有關(guān)。e.g.青霉素發(fā)酵：KLa大的設(shè)備補(bǔ)料速率相應(yīng)大些；供氧低的設(shè)備，補(bǔ)料速率相應(yīng)減少，產(chǎn)量比供氧能力好的設(shè)備降低23％。肺訖立世塌帶忙掇俏衷盛酚諱棲漓畫汝屠普近株覽又科堯任橋氨跡隋瀝澤8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（6）補(bǔ)料速率的確定優(yōu)化補(bǔ)料速率是補(bǔ)料控制中十分重要的一環(huán)，113（7）實(shí)例：四環(huán)素發(fā)酵中的補(bǔ)糖控制補(bǔ)糖時間對四環(huán)素發(fā)酵單位的影響Ⅰ－補(bǔ)糖時間適當(dāng)（45h后加）Ⅱ－補(bǔ)糖時間過晚（62h開始加）Ⅲ－補(bǔ)糖時間過早（20h后加）墅姐鹼儲諜求蕊攝槳掀鴿諾沃耙屹砒矣束慣嘗載節(jié)檄峭傀炕貉梭蓮甄兇對8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（7）實(shí)例：四環(huán)素發(fā)酵中的補(bǔ)糖控制補(bǔ)糖時間對四環(huán)素發(fā)酵單位的114

維持不同還原糖水平的四環(huán)素發(fā)酵中流加補(bǔ)糖的作用邏哀躲邏寵蜜瞞儡滓凋父事譯鉚土咐嶺董敵監(jiān)佩趕寶姥思胃粱醬綜改縛真8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制維持不同還原糖水平的四環(huán)素發(fā)酵中流加補(bǔ)糖的作用邏哀躲邏寵蜜115補(bǔ)糖對四環(huán)素發(fā)酵的影響

在最適補(bǔ)加葡萄糖的條件下，能正確控制菌絲量的增加、糖的消耗與發(fā)酵單位增長三者之間的關(guān)系，就可獲得比采用豐富培養(yǎng)基時更長的生物合成期。

維持不同還原糖水平的四環(huán)素發(fā)酵中流加補(bǔ)糖的作用女憤位奈禾轎北屆君潦軀轅龍低圾麓咸陣詣腿蝦包鎮(zhèn)俄角岸酉地梗疙丹房8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制補(bǔ)糖對四環(huán)素發(fā)酵的影響在最適補(bǔ)加葡萄糖的條件下，能正確116（八）高密度發(fā)酵及過程控制1.

高密度發(fā)酵2.高密度發(fā)酵策略3.高密度發(fā)酵技術(shù)4.高密度發(fā)酵存在的問題礙俗故遮梗示著肛峽掉遠(yuǎn)技悸紳砒繪赤豬紛求門最揚(yáng)刪熊表詠筷信后些簿8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制（八）高密度發(fā)酵及過程控制1.高密度發(fā)酵礙俗故遮梗示著肛峽1171.高密度發(fā)酵代謝產(chǎn)物的合成是靠菌體作為生產(chǎn)者來完成的。高細(xì)胞密度發(fā)酵就是為了適應(yīng)這一要求而得到廣泛的重視。高密度發(fā)酵：在發(fā)酵過程中保持較高的細(xì)胞密度，同時細(xì)胞或菌體的生產(chǎn)能力保持在較佳的狀態(tài)。

亡富制來凸烙顧巒炭蚌蘊(yùn)央徊瓣尖稱堅(jiān)帶嚷舊疙曹域怕貞段帛闌采祖扣鷹8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1.高密度發(fā)酵代謝產(chǎn)物的合成是靠菌體作為生產(chǎn)者來完成的。118高細(xì)胞密度發(fā)酵成功的實(shí)例菌種特征基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵罐類型培養(yǎng)方法細(xì)胞干重（g/L）培養(yǎng)時間（h）產(chǎn)率

(g/L)/d大腸桿菌需氧、葡萄糖過量、形成乙醇葡萄糖礦物鹽或甘油礦物鹽攪拌罐葡萄糖（甘油）非限制指數(shù)補(bǔ)料140～15030～4090～100枯草桿菌嗜溫菌含葡萄糖的完全培養(yǎng)基攪拌罐補(bǔ)料分批培養(yǎng)，以葡萄糖調(diào)節(jié)pH18530160畢氏酵母嗜溫菌葡萄糖礦物鹽攪拌罐補(bǔ)料分批培養(yǎng)，補(bǔ)甲醇10050～120120～150釀酒酵母嗜溫菌含葡萄糖的完全培養(yǎng)基攪拌罐連續(xù)培養(yǎng)，流加葡萄糖2108050～150貳剛揭頤重拴來尤賒矣咆槳火也咀辟寓留升捌噪耐戮蔭拋墊溫餒甩幌樞芭8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制高細(xì)胞密度發(fā)酵成功的實(shí)例大腸桿菌需氧、葡萄糖過量、形成乙醇葡1192.高密度發(fā)酵策略使用最低合成培養(yǎng)基以便進(jìn)行準(zhǔn)確的培養(yǎng)基設(shè)計和計算生長得率。優(yōu)化細(xì)胞生長速率，使得碳源能被充分利用和獲得較高的產(chǎn)率，用養(yǎng)分流加來限制菌的生長速率還能控制培養(yǎng)物對氧的需求和產(chǎn)熱速率?？捎锰荚醋鳛橄拗菩责B(yǎng)分，且采用補(bǔ)料分批發(fā)酵來實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)酵。篇杜巍蕪傷如柴他癥申良閻鳥肛逃透檄悅段秤型淳舞蓬究霓倍展嘿遇媳蜘8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制2.高密度發(fā)酵策略使用最低合成培養(yǎng)基以便進(jìn)行準(zhǔn)確的培養(yǎng)基設(shè)計1203.高密度發(fā)酵技術(shù)用于高密度發(fā)酵的生物反應(yīng)器類型：攪拌罐，透析膜反應(yīng)器，氣升式反應(yīng)器，氣旋式反應(yīng)器在工業(yè)化生產(chǎn)中，通常采用的是攪拌罐與補(bǔ)料工藝來進(jìn)行高細(xì)胞密度發(fā)酵。重組大腸桿菌高密度發(fā)酵成功的關(guān)鍵技術(shù)是補(bǔ)料策略，限制性基質(zhì)（葡萄糖）的流加模式有3種：恒速流加補(bǔ)料、變速流加補(bǔ)料和指數(shù)流加補(bǔ)料。搪著綻形垣貯費(fèi)戌寂鼓皚剛忿癡遣洼模瞧腺櫻膜枉狐寵檄瞧兆恥登圖垢漁8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制3.高密度發(fā)酵技術(shù)用于高密度發(fā)酵的生物反應(yīng)器類型：搪著綻形垣1214.高密度發(fā)酵存在的問題水溶液中的固體與氣體物質(zhì)的溶解度，基質(zhì)對生長的限制或抑制作用，基質(zhì)與產(chǎn)物的不穩(wěn)定性和揮發(fā)性，產(chǎn)物或副產(chǎn)物的積累達(dá)到抑制生長的水平，高濃度的CO2與熱的釋放速率，高的氧需求以及培養(yǎng)基的粘度不斷增加等

。究爐勻咒拇引郊壞屏翁橇貼整耗邑蝦疊迄鎳衙夫渝酞火匆汪蒙耽刃跟蹲姻8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制4.高密度發(fā)酵存在的問題水溶液中的固體與氣體物質(zhì)的溶解度，1221.泡沫的產(chǎn)生及其影響

泡沫的產(chǎn)生通氣和攪拌代謝氣體的逸出存在穩(wěn)定泡沫的表面活性物質(zhì)蕾崖土塑鈉誨嚨桂嗜豪陰香言饑腆綱褒極葫撮雪咯度妻幻繪佳毖協(xié)牟編咱8第八章發(fā)酵過程控制8第八章發(fā)酵過程控制1.泡沫的產(chǎn)生及其影響

泡沫的