發(fā)酵過(guò)程控制-

發(fā)酵過(guò)程控制-6/17/20231第一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七章發(fā)酵過(guò)程的代謝控制第一節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化第二節(jié)發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的、研究的方法和層次第三節(jié)發(fā)酵過(guò)程的中間分析6/17/20232第二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化初級(jí)代謝的代謝變化次級(jí)代謝的代謝變化6/17/20233第三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化眾所周知，初級(jí)代謝是生物細(xì)胞在生命活動(dòng)過(guò)程中所進(jìn)行的代謝活動(dòng)，其產(chǎn)物即為初級(jí)代謝產(chǎn)物。發(fā)酵中的菌體、基質(zhì)和產(chǎn)物三者變化的基本過(guò)程是：菌體進(jìn)入發(fā)酵罐后就開(kāi)始生長(zhǎng)、繁殖，直達(dá)一定的菌體濃度。其生長(zhǎng)過(guò)程仍顯示適應(yīng)(停滯)期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、靜止(穩(wěn)定)期和衰亡期等生長(zhǎng)史的特征。但在發(fā)酵過(guò)程中，即使同一菌種，由于菌體的生理狀態(tài)與培養(yǎng)條件的不同，各時(shí)期時(shí)間長(zhǎng)短也不盡相同。如適應(yīng)期的長(zhǎng)短就隨培養(yǎng)條件而有所不同，并與接種菌的生理狀態(tài)有關(guān)。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌種移植到與原培養(yǎng)基組成完全相同的新培養(yǎng)基中，就不會(huì)出現(xiàn)適應(yīng)期，仍以對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的方式繼續(xù)繁殖下去。6/17/20234第四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化另外，用靜止期以后的菌體接種，即使接種的菌體全部能夠生長(zhǎng)，也要出現(xiàn)適應(yīng)期。因此，工業(yè)發(fā)酵中往往要接入處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(特別是中期)的菌體，以盡量縮短適應(yīng)期。為了獲得代謝產(chǎn)物，菌體尚未達(dá)到衰退期即行放罐處理。由于菌體生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物的形成，基質(zhì)(如葡萄糖)濃度的變化一般是隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下降，溶解氧濃度也隨發(fā)酵過(guò)程變化而發(fā)生變化。初級(jí)代謝產(chǎn)物由于沒(méi)有明顯的產(chǎn)物形成期，所以它是隨菌體生長(zhǎng)在不斷地進(jìn)行的，有的與菌體生長(zhǎng)成平行關(guān)系，如乳酸、醋酸、氨基酸和核酸等。6/17/20235第五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化6/17/20236第六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化上圖表示初級(jí)代謝產(chǎn)物谷氨酸發(fā)酵過(guò)程的代謝變化。變化的根本原因在于菌體的代謝活動(dòng)引起環(huán)境的變化，而環(huán)境的變化又反過(guò)來(lái)影響菌體的代謝。在發(fā)酵初期種子剛接入發(fā)酵罐中，菌體處于適應(yīng)期，以適應(yīng)新的環(huán)境。細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用，利用貯存物質(zhì)合成大分子物質(zhì)和所需的能量，菌體個(gè)體長(zhǎng)大，但沒(méi)有分裂，此時(shí)糖等基質(zhì)基本不消耗或很少消耗，pH值稍有上升是尿素被分解放出氨所致。6/17/20237第七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化菌體經(jīng)過(guò)適應(yīng)期之后就開(kāi)始繁殖，并很快進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，代謝逐漸旺盛，菌體大量繁殖，個(gè)體生長(zhǎng)和群體繁殖循環(huán)交替進(jìn)行，培養(yǎng)物的混濁度(以光密度表示)與菌體增殖情況基本一致，OD(光密度)直線增長(zhǎng)，菌體形態(tài)與二級(jí)種子相同。耗糖速度加快，糖作為碳源和能源用于合成細(xì)胞成分和合成反應(yīng)所需要的能量。尿素被脲酶分解放出氨使pH值上升，氨被菌體利用可使pH值下降，這時(shí)需及時(shí)補(bǔ)加尿素，補(bǔ)充氮源和調(diào)節(jié)pH值。6/17/20238第八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化由于菌體代謝活動(dòng)放出熱，溫度開(kāi)始上升。一般發(fā)酵5h左右溫度上升，應(yīng)注意降溫。由于菌體不斷增加，代謝旺盛，產(chǎn)生CO2，排氣中CO2濃度顯著增加。耗氧量很快增加，培養(yǎng)基中的溶解氧下降，排氣中的O2濃度也下降，應(yīng)根據(jù)情況提高風(fēng)量。特別是在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的末期。應(yīng)注意風(fēng)量，促進(jìn)菌體轉(zhuǎn)化。此時(shí)為長(zhǎng)菌階段，極少產(chǎn)谷氨酸，控制發(fā)酵條件以有利于長(zhǎng)菌。但在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的末期要加大風(fēng)量，供給充足的氧，并及時(shí)流加尿素，供給充分的氮源，促進(jìn)增殖型菌體向生產(chǎn)型菌體轉(zhuǎn)化。6/17/20239第九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化在生物素限量的情況下，部分菌體內(nèi)的生物素含量由“豐富轉(zhuǎn)向貧乏”，此部分菌就停止繁殖，在條件適宜時(shí)，開(kāi)始伸長(zhǎng)、膨脹，形成生產(chǎn)型細(xì)胞，開(kāi)始積累谷氨酸。但是出于菌體增殖并非完全同步，還有部分菌體為增殖型，這是菌體由增殖型向生產(chǎn)型轉(zhuǎn)化的時(shí)期，約需10—18h。在此期間，菌體數(shù)量達(dá)到最大值，培養(yǎng)液的OD值與菌體增殖不一致，OD值除反映菌體增殖外，還反映了菌體的伸長(zhǎng)、膨大。6/17/202310第十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化這是代謝最旺盛的時(shí)期，耗糖加快，谷氨酸生成迅速增加，耗氧速率加快，并接近最大值。發(fā)酵控制方面必須充分供氧，風(fēng)量達(dá)最大值，充分供給氮源。對(duì)發(fā)酵控制來(lái)講，此時(shí)以前的控制是發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。此時(shí)期的變化受生物素和風(fēng)量的明顯影響。一般來(lái)說(shuō)，加大風(fēng)量對(duì)菌體的伸長(zhǎng)、膨大有促進(jìn)作用，菌體完成由增殖型向生產(chǎn)型轉(zhuǎn)化后，菌形幾乎都伸長(zhǎng)、膨大、邊緣不整齊、像花生型。6/17/202311第十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日初級(jí)代謝的代謝變化大量積累谷氨酸，耗糖與產(chǎn)酸相適應(yīng)，產(chǎn)酸達(dá)最大值，對(duì)糖的轉(zhuǎn)化率達(dá)50％一56％，應(yīng)繼續(xù)流加尿素，保證充足的氮源，pH值維持7.0-7.2。為加快產(chǎn)酸速度適當(dāng)提高溫度，一般為36-37℃。根據(jù)菌體耗氧速率繼續(xù)供氧。隨著發(fā)酵的延長(zhǎng)，糖已耗盡，產(chǎn)酸增加，菌體活力逐漸降低。發(fā)酵后期耗氧減少，可適當(dāng)降低風(fēng)量。流加尿素以少量為好，控制pH＝6.8-7.0。當(dāng)殘?zhí)墙档?％，根據(jù)發(fā)酵情況可將風(fēng)量降到最低，促進(jìn)中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)向谷氨酸。6/17/202312第十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日次級(jí)代謝的代謝變化次級(jí)代謝產(chǎn)物包括大多數(shù)的抗生素、生物堿和微生物毒素等物質(zhì)。按動(dòng)力學(xué)模型分類(lèi)，它們的發(fā)酵屬于菌體的生長(zhǎng)與產(chǎn)物非偶聯(lián)的類(lèi)型，也就是說(shuō)，菌體生長(zhǎng)繁殖階段(又稱生長(zhǎng)期)與產(chǎn)物形成階段(又稱生產(chǎn)期)是分開(kāi)的。次級(jí)代謝的代謝變化(以抗生素發(fā)酵為代表)如圖所示，一般分為菌體生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成和菌體自溶三個(gè)階段。6/17/202313第十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌體生長(zhǎng)階段產(chǎn)生菌接種至發(fā)酵培養(yǎng)基后，在合適的培養(yǎng)條件下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的適應(yīng)就開(kāi)始生長(zhǎng)和繁殖，直至達(dá)到菌體的臨界濃度。其代謝變化主要是，碳源(包括糖類(lèi)、脂肪等)和氮源等進(jìn)行分解代謝，菌體進(jìn)行合成代謝，結(jié)果碳源、氮源和磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，濃度明顯減少，而新菌體不斷被合成、菌濃明顯增加。隨著菌濃下斷增加，攝氧率也不斷增大，溶氧濃度不斷下降。當(dāng)菌濃達(dá)到臨界值時(shí)，溶氧濃度降至最小。6/17/202314第十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌體生長(zhǎng)階段由于基質(zhì)的代謝變化，pH值也發(fā)生一定改變，有時(shí)先開(kāi)始下降，而后上升，這是糖代謝先產(chǎn)生酮酸等有機(jī)酸而后被利用的結(jié)果；有時(shí)先開(kāi)始上升而后下降，這是菌體先以培養(yǎng)基中的氨基酸作為碳源而被利用，釋放出氨，使pH值上升，而后氨又被利用使pH值下降的結(jié)果。6/17/202315第十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌體生長(zhǎng)階段當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗到一定程度，或者菌體達(dá)到一定濃度，或者供氧受到限制而使溶解氧濃度降到一定水平時(shí)，其中某一參數(shù)可能成為菌體生長(zhǎng)的限制性因素，使菌體生長(zhǎng)速率減慢。同時(shí)，在大量合成菌體期間，積累了相當(dāng)量的某些代謝中間體，原有酶的活力下降(或消失)，出現(xiàn)了與次級(jí)代謝有關(guān)的酶或其酶被解除了控制等原因，導(dǎo)致菌體的生理狀態(tài)發(fā)生改變，發(fā)酵就從菌體生長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)入產(chǎn)物合成階段。這個(gè)階段一般又稱為菌體生長(zhǎng)期或發(fā)酵前期，也有人稱為平衡期。6/17/202316第十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日產(chǎn)物合成階段這個(gè)階段主要是合成次級(jí)代謝產(chǎn)物，在此期間，產(chǎn)物的產(chǎn)量逐漸增多，直至達(dá)到高峰，生產(chǎn)速率也達(dá)到最大，直至產(chǎn)物合成能力衰退。如果以菌體DNA含量作為菌體生長(zhǎng)繁殖的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分菌體生長(zhǎng)階段和產(chǎn)物合成階段，它們的階段界限是很明顯的，即菌體的生長(zhǎng)達(dá)到恒定后(即DNA含量達(dá)到定值)就進(jìn)入產(chǎn)物合成階段，開(kāi)始形成產(chǎn)物。如果以菌體干重作為劃分階段的標(biāo)準(zhǔn)，它們之間就有交叉，見(jiàn)下圖。這是由于菌體在產(chǎn)物合成階段中雖然沒(méi)有進(jìn)行繁殖。但多元醇、脂類(lèi)等細(xì)胞內(nèi)含物仍在積累。使菌體干重增加，因此，就形成了這樣的表觀現(xiàn)象。6/17/202317第十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日產(chǎn)物合成階段6/17/202318第十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日產(chǎn)物合成階段在這個(gè)階段中，產(chǎn)生菌的呼吸強(qiáng)度一般無(wú)顯著變化，菌體物質(zhì)的合成仍未停止。使菌體的質(zhì)量有所增加，但基本不繁殖。這個(gè)階段的代謝變化是以碳源和氮源的分解代謝和產(chǎn)物的合成代謝為主，碳、氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，產(chǎn)物不斷被合成。外界環(huán)境的變化很容易影響這個(gè)階段的代謝，碳源、氮源和磷酸鹽等的濃度必須控制在一定的范圍內(nèi)，發(fā)酵條件也要嚴(yán)格控制，才能促使產(chǎn)物不斷地被合成。如果這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多，則菌體就要進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，抑制產(chǎn)物的合成，使產(chǎn)量降低；如果過(guò)少，菌體就易衰老、產(chǎn)物合成能力下降，產(chǎn)量減少。6/17/202319第十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日產(chǎn)物合成階段發(fā)酵液的pH值、培養(yǎng)溫度和溶氧濃度等參數(shù)的變化，對(duì)該階段的代謝變化都有明顯的影響，也須嚴(yán)格控制。這階段一般稱為產(chǎn)物分泌期或發(fā)酵中期，也有人把生產(chǎn)期劃分為貯藏期和持續(xù)期，前者是細(xì)胞積累脂肪和糖，使干重繼續(xù)增加，開(kāi)始形成產(chǎn)物；后者是細(xì)胞干重不變，但繼續(xù)耗糖和分泌產(chǎn)物。6/17/202320第二十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌體自溶階段這個(gè)階段的菌體衰老、細(xì)胞開(kāi)始自溶，氨氮含量增加，pH值上升，產(chǎn)物合成能力衰退，生產(chǎn)速率下降。發(fā)酵到此期必須結(jié)束，否則產(chǎn)物不僅受到破壞，還會(huì)因菌體自溶而給發(fā)酵液過(guò)濾和提取帶來(lái)困難。這個(gè)階段一般稱為菌體自溶期或發(fā)酵后期。根據(jù)發(fā)酵過(guò)程中的參數(shù)變化繪制出的次級(jí)代謝的代謝曲線，可清楚地說(shuō)明過(guò)程中的代謝變化，并反映出碳源、氮源的利用和pH值、菌體濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)之間的相互關(guān)系。分析研究代謝曲線，還有利于掌握發(fā)酵代謝變化的規(guī)律和發(fā)現(xiàn)工藝控制中存在的問(wèn)題，有助于改進(jìn)工藝，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量。6/17/202321第二十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的、研究的方法和層次一發(fā)酵過(guò)程的種類(lèi)分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng)半連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)二發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的三發(fā)酵過(guò)程研究的方法和層次6/17/202322第二十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、分批發(fā)酵簡(jiǎn)單的過(guò)程，培養(yǎng)基中接入菌種以后，除了空氣的通入和排氣，沒(méi)有物料的加入和取出。整個(gè)過(guò)程中菌的濃度、營(yíng)養(yǎng)成分的濃度和產(chǎn)物濃度等參數(shù)都隨時(shí)間變化。6/17/202323第二十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日分批培養(yǎng)中微生物的生長(zhǎng)遲滯期對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期穩(wěn)定期死亡期教材P150-1516/17/202324第二十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日微生物生長(zhǎng)分為：遲滯期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和死亡期在遲滯期，菌體沒(méi)有分裂只有生長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)菌種接種入一個(gè)新的環(huán)境，細(xì)胞內(nèi)的核酸、酶等稀釋?zhuān)@時(shí)細(xì)胞不能分裂。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的與細(xì)胞分裂相關(guān)的物質(zhì)濃度達(dá)到一定程度，細(xì)胞開(kāi)始分裂，這時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)很快，比生長(zhǎng)速率幾近常數(shù)。這個(gè)時(shí)期稱為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期6/17/202325第二十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日隨著細(xì)胞生長(zhǎng)，培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)物減少，廢物積累，導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)速率下降，進(jìn)入減速期和穩(wěn)定期。最后當(dāng)細(xì)胞死亡速率大于生成速率，進(jìn)入死亡期對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)物，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期初期就開(kāi)始合成并積累，而次級(jí)代謝產(chǎn)物則在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期和穩(wěn)定期大量合成。6/17/202326第二十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日分批培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，周期短，染菌機(jī)會(huì)少(?)，生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握缺點(diǎn)

非生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)、設(shè)備利用率低。產(chǎn)率低，不適于測(cè)定動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)教材P1536/17/202327第二十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、補(bǔ)料分批培養(yǎng)

在分批培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營(yíng)養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過(guò)早結(jié)束的缺點(diǎn)。在此過(guò)程中只有料液的加入沒(méi)有料液的取出，所以發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積比發(fā)酵開(kāi)始時(shí)有所增加。在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中采用這種方法很多。教材P1546/17/202328第二十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、補(bǔ)料分批培養(yǎng)

表7-1補(bǔ)料方法對(duì)細(xì)胞密度、生長(zhǎng)速度及生產(chǎn)率的影響6/17/202329第二十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、補(bǔ)料分批培養(yǎng)——優(yōu)點(diǎn)與分批培養(yǎng)方式比較與連續(xù)培養(yǎng)方式比較1、可以解除培養(yǎng)過(guò)程中的底物抑制、產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖的分解阻遏效應(yīng)；2、對(duì)于耗氧過(guò)程，可以避免在分批培養(yǎng)過(guò)程中因一次性投糖過(guò)多造成的細(xì)胞大量生長(zhǎng)、耗氧過(guò)多以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況；在某種程度上可減少微生物細(xì)胞的生成量、提高目的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率；3、微生物細(xì)胞可以被控制在一系列連續(xù)的過(guò)渡態(tài)階段，可用來(lái)控制細(xì)胞的質(zhì)量；并可重復(fù)某個(gè)時(shí)期細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)渡態(tài)，可用于理論研究。1、不需要嚴(yán)格的無(wú)菌條件；2、不會(huì)產(chǎn)生微生物菌種的老化和變異；3、最終產(chǎn)物濃度較高，有利于產(chǎn)物的分離；4使用范圍廣。教材P1546/17/202330第三十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日補(bǔ)料分批培養(yǎng)的缺點(diǎn)缺點(diǎn)由于沒(méi)有物料取出，產(chǎn)物的積累最終導(dǎo)致比生產(chǎn)速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌機(jī)會(huì)6/17/202331第三十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、半連續(xù)培養(yǎng)在補(bǔ)料分批培養(yǎng)的基礎(chǔ)上間歇放掉部分發(fā)酵液（帶放）稱為半連續(xù)培養(yǎng)。某些品種采取這種方式，如四環(huán)素發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)放掉部分發(fā)酵液，再補(bǔ)入部分料液，使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。缺點(diǎn)代謝產(chǎn)生的前體物被稀釋?zhuān)崛〉目傮w積增大教材P1556/17/202332第三十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日什么是帶放？補(bǔ)料分批培養(yǎng)是一種介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的操作方式，在進(jìn)行分批培養(yǎng)的時(shí)候，隨著營(yíng)養(yǎng)的消耗，向反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充一種或多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以達(dá)到延長(zhǎng)生產(chǎn)期和控制發(fā)酵過(guò)程的目的。隨著補(bǔ)料操作的進(jìn)行，發(fā)酵液的體積逐漸增大，到了一定時(shí)候即需結(jié)束培養(yǎng)，或者將部分發(fā)酵液取出，剩下的發(fā)酵液繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)。后一種操作可以反復(fù)進(jìn)行多次，稱為反復(fù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)。這種在發(fā)酵的過(guò)程中放出部分發(fā)酵液的操作，在工廠里稱為“帶放”。6/17/202333第三十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、半連續(xù)培養(yǎng)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(cè)量監(jiān)控下，放出一部分發(fā)酵液，同時(shí)連續(xù)補(bǔ)充一部分新鮮營(yíng)養(yǎng)液，實(shí)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。

帶放使代謝有害物得以稀釋有利于產(chǎn)物合成，提高了總產(chǎn)量。然而這樣做也導(dǎo)致代謝產(chǎn)物被稀釋?zhuān)崛〉目傮w積增大。6/17/202334第三十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、半連續(xù)培養(yǎng)適用于基礎(chǔ)料比較稀薄的情況。完全依靠大量補(bǔ)料來(lái)維持次級(jí)代謝，相當(dāng)于變相提高了發(fā)酵罐噸位。被帶放出來(lái)的發(fā)酵液一般有2個(gè)去向：發(fā)酵單位較低的進(jìn)入半連續(xù)罐繼續(xù)補(bǔ)料發(fā)酵（可以調(diào)開(kāi)延滯期，進(jìn)去就干活），發(fā)酵單位高直接放到下工序。青霉素發(fā)酵的帶放工藝比較成熟，其它品種也在借鑒此工藝做優(yōu)化。帶放優(yōu)點(diǎn)：其一提高發(fā)酵產(chǎn)量，其二減少消毒蒸汽量（半連續(xù)罐只要保壓可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30天左右），其三提高設(shè)備利用率。6/17/202335第三十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日什么是帶放？帶放工藝的目的多數(shù)是為了提高產(chǎn)量而采取的一種工藝控制，有時(shí)異常發(fā)酵如后期泡沫大，工藝控制困難，但發(fā)酵周期還未到，也可采取帶放工藝先放出適量的發(fā)酵液，以利于發(fā)酵控制。目前采用帶放工藝的品種，如青霉素、紅霉素、頭孢菌素C、乳酸、谷氨酸等。有些品種后期需要工藝調(diào)控進(jìn)行組分轉(zhuǎn)化，發(fā)酵液組分才合格，這類(lèi)品種就不適合帶放工藝，有的品種中間不補(bǔ)料，或發(fā)酵周期短，都不用帶放工藝。帶放還要考慮到成本，帶放和新鮮料的補(bǔ)入使單位稍微的降低，這里就要考慮到投入產(chǎn)出比6/17/202336第三十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日帶放注意事項(xiàng)：1.根據(jù)品種帶放時(shí)機(jī)不同，最好在中后期帶放,節(jié)約成本.

2.帶放時(shí)罐壓要在正常下進(jìn)行,防止造成悶罐（悶罐時(shí),沒(méi)有或只有少量空氣通入,好氧菌溶氧不足,菌體自溶,發(fā)酵液變稀）

3.每次帶放后對(duì)管道進(jìn)行消毒

半連續(xù)發(fā)酵的不足：見(jiàn)教材P1566/17/202337第三十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵過(guò)程中一邊補(bǔ)入新鮮料液一邊放出等量的發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)的體積維持恒定。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)過(guò)程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。6/17/202338第三十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D7－1典型的實(shí)驗(yàn)室連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)示意圖空氣過(guò)濾器滅菌的培養(yǎng)基儲(chǔ)存器加料和出料泵磁攪棒pH控制器空氣出口酸儲(chǔ)存器空氣過(guò)濾器壓縮空氣流量計(jì)樣品4、連續(xù)培養(yǎng)第三十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日連續(xù)培養(yǎng)過(guò)程的優(yōu)缺點(diǎn)

連續(xù)培養(yǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)連續(xù)培養(yǎng)方式的缺點(diǎn)1、提供了一個(gè)微生物在恒定狀態(tài)下高速生長(zhǎng)的環(huán)境，便于進(jìn)行微生物的代謝、生理、生化和遺傳特性的研究；2、在工業(yè)生產(chǎn)上可減少分批培養(yǎng)中每次清洗、裝料、消毒、接種、放罐等操作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；3、產(chǎn)物質(zhì)量比較穩(wěn)定；4、所需的設(shè)備和投資較少，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。1、在長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)過(guò)程中，微生物菌種容易發(fā)生變異，發(fā)酵過(guò)程易染菌；2、新加入的培養(yǎng)基與原有的培養(yǎng)基不易完全混合，影響培養(yǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用。4、連續(xù)培養(yǎng)教材P158第四十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日二發(fā)酵過(guò)程工藝控制的目的有一個(gè)好的菌種以后要有一個(gè)配合菌種生長(zhǎng)的最佳條件，使菌種的潛能發(fā)揮出來(lái)目標(biāo)是得到最大的比生產(chǎn)速率和最大的生產(chǎn)率6/17/202341第四十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)揮菌種的最大生產(chǎn)潛力考慮之點(diǎn)菌種本身的代謝特點(diǎn)生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、營(yíng)養(yǎng)要求（酶系統(tǒng)）、代謝速率菌代謝與環(huán)境的相關(guān)性溫度、pH、滲透壓、離子強(qiáng)度、溶氧濃度、剪切力等6/17/202342第四十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日微生物代謝是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的代謝呈網(wǎng)絡(luò)形式，比如糖代謝產(chǎn)生的中間物可能用作合成菌體的前體，可能用作合成產(chǎn)物的前體，也可能合成副產(chǎn)物，而這些前體有可能流向不同的反應(yīng)方向，環(huán)境條件的差異會(huì)引發(fā)代謝朝不同的方向進(jìn)行。6/17/202343第四十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日微生物的生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有密切相關(guān)性，不僅表現(xiàn)在菌體量的大小影響產(chǎn)物量的多少，而且菌體生長(zhǎng)正常與否，即前期的代謝直接影響中后期代謝的正常與否。特別是對(duì)于次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成更具有復(fù)雜性因此對(duì)發(fā)酵過(guò)程的了解不能機(jī)械的，割裂的去認(rèn)識(shí)，而要從細(xì)胞代謝水平和反應(yīng)工程水平全面的認(rèn)識(shí)6/17/202344第四十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)酵過(guò)程受到多因素相互交叉的影響,如菌本身的遺傳特性、物質(zhì)運(yùn)輸、能量平衡、工程因素、環(huán)境因素等等。因此發(fā)酵過(guò)程的控制具有不確定性和復(fù)雜性。為了全面的認(rèn)識(shí)發(fā)酵過(guò)程，本章首先要告訴大家分析發(fā)酵過(guò)程的基本方面，在此基礎(chǔ)上再舉一些例子，說(shuō)明如何綜合分析發(fā)酵過(guò)程及進(jìn)行優(yōu)化放大。6/17/202345第四十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日三發(fā)酵過(guò)程研究的方法和層次1、研究方法單因子實(shí)驗(yàn)：對(duì)實(shí)驗(yàn)中要考察的因子逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)，尋找每個(gè)因子的最佳條件。一般用搖瓶做實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)一次可以進(jìn)行多種條件的實(shí)驗(yàn)，可以在較快時(shí)間內(nèi)得到的結(jié)果。缺點(diǎn)如果考察的條件多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)各因子之間可能會(huì)產(chǎn)生交互作用，影響結(jié)果準(zhǔn)確性6/17/202346第四十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到最佳的實(shí)驗(yàn)條件。如正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)、響應(yīng)面設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行多因子試驗(yàn)。用少量的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)理分析得到單因子實(shí)驗(yàn)同樣的結(jié)果，甚至更準(zhǔn)確，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。但對(duì)于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)確性高，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的最佳條件是經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法算出來(lái)的，如果實(shí)驗(yàn)中存在較大的誤差就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。6/17/202347第四十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、研究的層次初級(jí)層次的研究：一般在搖瓶規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。主要考察目的菌株生長(zhǎng)和代謝的一般條件，如培養(yǎng)基的組成、最適溫度、最適pH等要求。搖瓶研究的優(yōu)點(diǎn)是工作量大，可以一次試驗(yàn)幾十種甚至幾百種條件，對(duì)于菌種培養(yǎng)條件的優(yōu)化有較高的效率。6/17/202348第四十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日代謝及工程參數(shù)層次研究：一般在小型反應(yīng)器規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。在搖瓶試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考察溶氧、攪拌等搖瓶上無(wú)法考察的參數(shù)，以及在反應(yīng)器中微生物對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)成分的利用速率、生長(zhǎng)速率、產(chǎn)物合成速率及其它一些發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的變化，找出過(guò)程控制的最佳條件和方式。6/17/202349第四十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日全參數(shù)發(fā)酵罐除了裝備有常規(guī)發(fā)酵罐的溫度、溶氧、pH電極，得到發(fā)酵全過(guò)程的這些參數(shù)外，還有罐體稱重，補(bǔ)料計(jì)量裝置和尾氣采集分析系統(tǒng)，更重要的是，有一套獨(dú)特的數(shù)據(jù)處理軟件，軟件的開(kāi)發(fā)是長(zhǎng)期科研成果的結(jié)晶，可以得到多個(gè)發(fā)酵過(guò)程參數(shù)，并且可以輸入和繪制人工測(cè)定的參數(shù)，對(duì)發(fā)酵過(guò)程的分析起到了重要的作用6/17/202350第五十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日教材P1856/17/202351第五十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日鳥(niǎo)苷發(fā)酵過(guò)程曲線6/17/202352第五十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日生產(chǎn)規(guī)模放大：在大型發(fā)酵罐規(guī)模進(jìn)行試驗(yàn)。將小型發(fā)酵罐的優(yōu)化條件在大型反應(yīng)器上得以實(shí)現(xiàn),達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)微生物在不同體積的反應(yīng)器中的生長(zhǎng)速率是不同的，原因可能是，罐的深度造成氧的溶解度、空氣停留時(shí)間和分布不同，剪切力不同，滅菌時(shí)營(yíng)養(yǎng)成分破壞程度不同所致。6/17/202353第五十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三節(jié)發(fā)酵過(guò)程的中間分析發(fā)酵過(guò)程的中間分析是生產(chǎn)控制的眼睛，它顯示了發(fā)酵過(guò)程中微生物的主要代謝變化。因?yàn)槲⑸飩€(gè)體極微小，肉眼無(wú)法看見(jiàn)，要了解它的代謝狀況，只能從分析一些參數(shù)來(lái)判斷，所以說(shuō)中間分析是生產(chǎn)控制的眼睛。這些代謝參數(shù)又稱為狀態(tài)參數(shù)，因?yàn)樗鼈兎从嘲l(fā)酵過(guò)程中菌的生理代謝狀況，如pH，溶氧，尾氣氧，尾氣二氧化碳，粘度，菌濃度等6/17/202354第五十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日代謝參數(shù)按性質(zhì)分可分三類(lèi)：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣壓力、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)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等6/17/202355第五十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日從檢測(cè)手段分可分為：直接參數(shù)、間接參數(shù)直接參數(shù)：通過(guò)儀器或其它分析手段可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑乳g接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率、Kla（設(shè)備的供氧能力）等6/17/202356第五十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日直接參數(shù)又可分為在線檢測(cè)參數(shù)和離線檢測(cè)參數(shù)在線檢測(cè)參數(shù)指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；離線檢測(cè)參數(shù)指取出樣后測(cè)定得到的參數(shù)，如殘?zhí)?、NH2-N、菌體濃度。6/17/202357第五十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二節(jié)發(fā)酵過(guò)程的中間分析一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目二產(chǎn)物量的測(cè)定6/17/202358第五十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目目前發(fā)酵過(guò)程主要分析項(xiàng)目如下1、pHpH與微生物的生命活動(dòng)密切相關(guān)——酶催化活性

pH的變化又是微生物代謝狀況的綜合反映——基質(zhì)代謝、產(chǎn)物合成、細(xì)胞狀態(tài)、營(yíng)養(yǎng)狀況、供氧狀況6/17/202359第五十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵排氣氧的濃度表征了進(jìn)氣的氧被微生物利用以后還剩余的氧，因此排氣氧的大小反映了菌生長(zhǎng)的活性，通過(guò)計(jì)算可以求得攝氧率（OUR）。排氣二氧化碳反映了微生物代謝的情況，因?yàn)槲⑸飻z入的氧并不是全部變成二氧化碳的，有的進(jìn)入代謝中間物分子，進(jìn)入細(xì)胞或產(chǎn)物，因此消耗的氧并不等于排出的二氧化碳，此外，含氧的有機(jī)物降解后會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，使排氣二氧化碳大于消耗的氧。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202360第六十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日RQ值隨微生物菌種的不同，培養(yǎng)基成分的不同，生長(zhǎng)階段的不同而不同。測(cè)定RQ值一方面可以了解微生物代謝的狀況，另一方面也可以指導(dǎo)補(bǔ)料CER表示單位體積發(fā)酵液?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)釋放的二氧化碳的量呼吸熵＝呼吸熵反映了氧的利用狀況教材P172教材P173一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目2、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵6/17/202361第六十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

一般在發(fā)酵中后期為保證產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物，有意使菌體處于半饑餓狀態(tài)，在營(yíng)養(yǎng)限制的條件下，維持產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物的速率在較高水平。對(duì)于這種工藝，后期的補(bǔ)料控制是關(guān)鍵。過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)糖開(kāi)始時(shí)，不但CER、OUR大幅度提高，連RQ也提高約10％，表明通過(guò)補(bǔ)糖不但提供了更多的碳源，而且隨著體系內(nèi)葡萄糖濃度提高，糖代謝相關(guān)酶活力也提高，產(chǎn)能增加。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目2、排氣氧、排氣CO2和呼吸熵6/17/202362第六十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、糖含量微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成與糖代謝有密切關(guān)系。糖的消耗反映產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)繁殖情況反映產(chǎn)物合成的活力菌體生長(zhǎng)旺盛糖耗一定快，殘?zhí)且簿徒档偷每?。通過(guò)糖含量的測(cè)定，可以控制菌體生長(zhǎng)速率，可控制補(bǔ)糖來(lái)調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)產(chǎn)物合成，不致于盲目補(bǔ)糖，造成發(fā)酵不正常。糖含量測(cè)定包括總糖和還原糖。

總糖指發(fā)酵液中殘留的各種糖的總量。如發(fā)酵中的淀粉、飴糖、單糖等各種糖。

還原糖指含有自由醛基的單糖，通常指的是葡萄糖。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202363第六十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、氨基氮和氨氮氨基氮指有機(jī)氮中的氮（NH2-N），單位是mg/100ml。如氨基酸中的氮，黃豆餅粉、花生餅粉中都有有機(jī)氮。氨氮指無(wú)機(jī)氨中的氮（NH3-N）。氮利用快慢可分析出菌體生長(zhǎng)情況，含氮產(chǎn)物合成情況。但是氮源太多會(huì)促使菌體大量生長(zhǎng)。有些產(chǎn)物合成受到過(guò)量銨離子的抑制，因此必須控制適量的氮。通過(guò)氨基氮和氨氮的分析可控制發(fā)酵過(guò)程，適時(shí)采取補(bǔ)氨措施。發(fā)酵后期氨基氮回升，這時(shí)就要放罐，否則影響提取過(guò)程。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202364第六十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日5、磷含量微生物體內(nèi)磷含量較高，培養(yǎng)基中以磷酸鹽為主，發(fā)酵中用來(lái)計(jì)算磷含量的是磷酸根。磷是核酸的組成部分，是高能化合物ATP的組成部分，磷還能促進(jìn)糖代謝。因此磷在培養(yǎng)基中具有非常重要的作用，如果磷缺乏就要采取補(bǔ)磷措施。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202365第六十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日6、菌濃度和菌形態(tài)菌形態(tài)和菌濃度直接反映菌生長(zhǎng)的情況。菌形態(tài)顯微鏡觀察菌濃度的測(cè)定是衡量產(chǎn)生菌在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中菌體量的變化，一般前期菌濃增長(zhǎng)很快，中期菌濃基本恒定。補(bǔ)料會(huì)引起菌濃的波動(dòng)，這也是衡量補(bǔ)料量適合與否的一個(gè)參數(shù)。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202366第六十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日6/17/202367第六十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日6/17/202368第六十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日菌濃測(cè)定方法測(cè)粘度壓縮體積法（離心）靜置沉降體積法光密度測(cè)定法

OD600~660

適合于細(xì)菌、酵母一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202369第六十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日7、產(chǎn)物濃度

在培養(yǎng)過(guò)程中，產(chǎn)生菌的合成能力和產(chǎn)物積累情況都要通過(guò)產(chǎn)物量的測(cè)定來(lái)了解，產(chǎn)物濃度直接反映了生產(chǎn)的狀況,是是發(fā)酵控制的重要參數(shù)。而且通過(guò)計(jì)算還可以得到生產(chǎn)速率和比生產(chǎn)速率，從而分析發(fā)酵條件如補(bǔ)料、pH對(duì)產(chǎn)物形成的影響。一發(fā)酵過(guò)程主要分析的項(xiàng)目6/17/202370第七十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日二產(chǎn)物量的測(cè)定（一）產(chǎn)物量的特殊表示法1、抗生素效價(jià)的表示2、酶活力的表示法（二）產(chǎn)物量的測(cè)定1、化學(xué)法2、物理法3、生物法6/17/202371第七十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日二產(chǎn)物量的測(cè)定（一）產(chǎn)物量的特殊表示法1、抗生素效價(jià)的表示抗生素效價(jià)表示抗生素的有效成分的多少，效價(jià)大小用單位（U）來(lái)表示效價(jià)表示方法：重量折算法重量單位類(lèi)似重量單位特殊單位6/17/202372第七十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日重量折算單位：以最低抑菌濃度為一個(gè)單位，如青霉素0.6微克＝1U重量單位：規(guī)定某些抗生素活性部分1μg=1u如鏈霉素、卡那霉素、紅霉素等定義活性部分1μg＝1u6/17/202373第七十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日類(lèi)似重量單位：規(guī)定抗生素的某種鹽1mg=1000u如金霉素、四環(huán)素的鹽酸鹽定義為1μg＝1u特殊單位：藥檢所制定某些抗生素的單位制霉菌素1mg=3700u多粘菌素B1mg=10000u6/17/202374第七十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、酶活力的表示法酶活力用單位來(lái)表示。由于酶通常不是很純，不能用重量來(lái)表示酶的量。同一種酶用不同的方法測(cè)定會(huì)有不同的酶活單位，容易造成混亂，為此國(guó)際上作了統(tǒng)一規(guī)定，規(guī)定在25℃下，以最適的底物濃度，最適的緩沖液離子強(qiáng)度，以及最適的pH諸條件下，每分鐘能轉(zhuǎn)化一微克分子底物的酶定量為一個(gè)活性單位。6/17/202375第七十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）產(chǎn)物量的測(cè)定1、化學(xué)法（1）滴定法產(chǎn)物能使一定指示劑變色來(lái)指示反應(yīng)終點(diǎn)的可用滴定法如青霉素在堿性條件下加入過(guò)量的I2，反應(yīng)生成青霉噻唑酸碘，用Na2S2O3滴定多余的碘，可計(jì)算出青霉素的單位檸檬酸可以用NaOH滴定來(lái)計(jì)算檸檬酸產(chǎn)量6/17/202376第七十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）比色法產(chǎn)物經(jīng)一定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生顏色，且顏色深淺與產(chǎn)物濃度成正比，可以用比色法測(cè)定。淀粉酶活力測(cè)定：在1%可溶性淀粉溶液中加入淀粉酶，所釋放出的麥芽糖與生色試劑（3，5-二硝基水楊酸與酒石酸鉀鈉的堿溶液）產(chǎn)生顏色，它在540nm處所得吸光度跟淀粉酶活力成正比。6/17/202377第七十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）測(cè)壓法產(chǎn)物特定反應(yīng)放出或攝入氣體，使系統(tǒng)有壓力變化，可以通過(guò)測(cè)定壓力變化得知產(chǎn)物量。2、物理法許多酶、抗生素都有不對(duì)稱碳原子，具有旋光性，因此可以通過(guò)測(cè)定旋光度來(lái)測(cè)定酶或抗生素的含量。谷氨酸γ－氨基丁酸＋CO26/17/202378第七十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日化學(xué)和物理方法優(yōu)點(diǎn)：快速、方便，經(jīng)常用于過(guò)程分析缺點(diǎn)產(chǎn)品中存在的雜質(zhì)會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果，因此抗生素成品的測(cè)定用生物法測(cè)定。

適用于抗生素效價(jià)的測(cè)定

生物法以抗生素的殺菌能力為衡量效價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，其原理恰好與臨床應(yīng)用的要求相一致，而且此法靈敏度高，需用的檢品量較小，這是其它方法不能比的。但此法得到結(jié)果比較慢，需經(jīng)過(guò)16~18小時(shí)培養(yǎng)。生物法常用于發(fā)酵終了產(chǎn)品效價(jià)的測(cè)定。3、生物法6/17/202379第七十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日常用的生物法測(cè)定抗生素，采用杯碟法“杯”（牛津杯）是放被測(cè)抗生素的不銹鋼小管，小管內(nèi)徑為6mm，高10mm的圓筒形管子，管子的重量盡可能相等。碟是攤布培養(yǎng)基的玻璃培養(yǎng)皿。操作方法是：將已滅菌的瓊脂培養(yǎng)基加熱到完全融化，倒在培養(yǎng)皿內(nèi)，每碟15ml（下層），待其凝固。此外，將融化的培養(yǎng)基冷卻到500C左右混入試驗(yàn)菌，將混有菌的培養(yǎng)基5ml加到已凝固的培養(yǎng)基上待凝固（上層）。

6/17/202380第八十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯