發(fā)酵工程第8章發(fā)酵過程控制課件

第八章發(fā)酵過程控制第三節(jié)PH對(duì)發(fā)酵的影響及控制主講人:李文涵2015/04/14pH是表征微生物生長(zhǎng)及產(chǎn)物合成的重要狀態(tài)參數(shù)之一，也是反映微生物代謝活動(dòng)的綜合指標(biāo)。又影響代謝的進(jìn)行，所以是十分重要的參數(shù)。掌握發(fā)酵過程中PH的變化規(guī)律，以便在線適時(shí)監(jiān)控，使其一直處于生產(chǎn)的最佳狀態(tài)水平。三、最適pH的選擇四、PH的調(diào)控策略一、發(fā)酵過程中的pH變化及其原因

二、pH對(duì)發(fā)酵的影響1.在微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)階段:

初期:接種后到孢子萌發(fā),因碳氮源代謝水平比較低,pH一般可維持不變,或者由于添加了CaCO3而略有上升。快速生長(zhǎng)期：pH值變化較大，因菌種及培養(yǎng)基不同而上升或下降。2.在生產(chǎn)階段，一般發(fā)酵液的pH值趨于穩(wěn)定，維持在適合產(chǎn)物形成的pH范圍。3.在微生物細(xì)胞自溶階段,養(yǎng)分的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，培養(yǎng)液中氨基氮增加，致使pH又上升。1.1發(fā)酵過程中pH值的變化一般規(guī)律一、發(fā)酵過程中的pH變化及其原因

1、基質(zhì)代謝糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一氮代謝當(dāng)氨基酸中的-NH2被利用后pH會(huì)下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用pH上升。生理酸堿性物質(zhì)被微生物利用后會(huì)導(dǎo)致環(huán)境pH下降（上升）的物質(zhì)稱為生理酸性（堿性）物質(zhì)。1.2引起發(fā)酵過程pH變化的原因2、產(chǎn)物形成

某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。3、菌體自溶發(fā)酵后期，pH上升，可做為終止發(fā)酵的指示。

例：pH對(duì)林可霉素發(fā)酵的影響

林可霉素發(fā)酵開始，葡萄糖轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸類中間產(chǎn)物，發(fā)酵液pH下降，待有機(jī)酸被生產(chǎn)菌利用，pH上升。若不及時(shí)補(bǔ)糖、(NH4)2SO4或酸，發(fā)酵液pH可迅速升到8.0以上，阻礙或抑制某些酶系，使林可霉素增長(zhǎng)緩慢，甚至停止。對(duì)照罐發(fā)酵66小時(shí)pH達(dá)7.93，以后維持在8.0以上至115小時(shí)，菌絲濃度降低，NH2-N升高，發(fā)酵不再繼續(xù)。發(fā)酵15小時(shí)左右，pH值可以從消后的6.5左右下降到5.3，調(diào)節(jié)這一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高發(fā)酵單位。

例：培養(yǎng)基初始pH值對(duì)漆酶分泌的影響pH在4～7范圍內(nèi)產(chǎn)酶最高二、pH對(duì)發(fā)酵的影響1）影響酶活性繼而影響微生物的生長(zhǎng)繁殖。石油吃蠟酵母（解脂假絲酵母和熱帶假絲酵母）在pH3.5-5.0范圍內(nèi)生長(zhǎng)良好且不易染菌；高于5時(shí)，形態(tài)變小，發(fā)酵液變黑，發(fā)酵過程中容易被細(xì)菌污染；pH低于3時(shí)，生長(zhǎng)受到嚴(yán)重的抑制，細(xì)胞極不齊整，且出現(xiàn)細(xì)胞自溶的情況。102）影響原生質(zhì)體膜的電荷pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行如產(chǎn)黃青霉細(xì)胞壁的厚度會(huì)隨pH的增加而減小。

pH低于6時(shí)，菌絲長(zhǎng)度變短，直徑為2-3μm，

pH大于7時(shí)，菌絲直徑為2-8μm膨脹菌絲增多，

pH下降后，菌絲又恢復(fù)到正常狀態(tài)。3）pH影響代謝產(chǎn)物的形成的數(shù)量和方向

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。如黑曲霉:在pH

2-3時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，在pH近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。谷氨酸發(fā)酵:在中性和微堿性條件下積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺4）影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性如噻納霉素的發(fā)酵中，

pH值在6.7-7.5之間時(shí)，抗生素的產(chǎn)量相近，產(chǎn)品穩(wěn)定性未受影響，半衰期也無變化，但當(dāng)pH大于7.5時(shí)，抗生素半衰期縮短，穩(wěn)定性下降，發(fā)酵產(chǎn)量也減少。5）pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響生長(zhǎng)合成pH對(duì)菌體生長(zhǎng)影響比產(chǎn)物合成影響小例青霉素：菌體生長(zhǎng)最適pH3.5~6.0,產(chǎn)物合成最適pH7.2~7.4

四環(huán)素：菌體生長(zhǎng)最適pH6.0~6.8，產(chǎn)物合成最適pH5.8~6.0XpH四環(huán)素各種微生物適應(yīng)的pH范圍不同：細(xì)菌6.5-7.5;霉菌4.0-5.8;酶母菌3.8-6.0;放線菌6.5-8.0.

微生物生長(zhǎng)階段和產(chǎn)物合成階段的最適pH值往往也不一樣。這與菌種的特性有關(guān)，也取決于產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)。三、最適pH的選擇選擇最適發(fā)酵PH的準(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。最適pH值是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定的。配制不同初始pH的培養(yǎng)基，搖瓶考察發(fā)酵情況pH對(duì)產(chǎn)海藻酸裂解酶的影響在各種類型的發(fā)酵過程中，實(shí)驗(yàn)所得的最適pH值、菌體的比生長(zhǎng)速率(μ)和產(chǎn)物比生成速率(Qp)等3個(gè)參數(shù)的相互關(guān)系有四種情況：①μ和Qp的最適pH值都在一個(gè)相似的較寬的適宜范圍內(nèi)(a)，這種發(fā)酵過程易于控制；②Qp(或μ)的最適pH值范圍窄，而μ(或Qp)的范圍較寬(b)；③μ和Qp對(duì)pH值都很敏感，它們的最適pH值又是相同的(c)，第二、第三種情況的發(fā)酵pH值應(yīng)嚴(yán)格控制；④μ和Qp有各自的最適pH值(d)，應(yīng)分別嚴(yán)格控制各自的最適pH值，才能優(yōu)化發(fā)酵過程。四、PH的調(diào)控策略

1、配制合適的培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基初始PH至合適范圍并使其有很好的緩沖能力。2、培養(yǎng)過程中加入非營養(yǎng)基質(zhì)的酸堿調(diào)節(jié)劑，如CaCO3

等防治PH過度下降。3、培養(yǎng)過程中加入基質(zhì)性酸堿調(diào)節(jié)劑，如氨水等。

4、加生理酸性或堿性鹽基質(zhì)，通過代謝調(diào)節(jié)PH。5、將PH控制與代謝調(diào)節(jié)結(jié)合起來，通過補(bǔ)料來控制PH。應(yīng)急措施：改變攪拌轉(zhuǎn)速或通氣量，以改變?nèi)芙庋鯘舛龋刂朴袡C(jī)酸的積累量及其代謝速度；改變溫度，以控制微生物代謝速度；改變罐壓及通氣量，降低CO2的溶解量；改變加油或加糖量等，調(diào)節(jié)有機(jī)酸的積累量；pH控制是一項(xiàng)非常細(xì)致的工作，不僅考慮最佳pH值，而且要根據(jù)生長(zhǎng)階段考察對(duì)pH的要求。在pH控制中還要采用合適的調(diào)節(jié)方法。總結(jié)小結(jié)發(fā)酵過程pH會(huì)發(fā)生變化變化原因基質(zhì)代謝產(chǎn)物形成菌體自溶對(duì)發(fā)酵的影響pHpH影響酶的活性pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離pH影響代謝方向pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響

pH的控制方式基礎(chǔ)培養(yǎng)基調(diào)節(jié)pH在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì)通過補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH

當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時(shí)，加酸堿調(diào)pH

發(fā)酵的不同階段采取不同的pH值選擇合適的pH調(diào)節(jié)劑思考題7.12

發(fā)酵過程中pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化為什么？7.13pH對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？7.14為了確定發(fā)酵的最佳pH,我們?cè)撊绾螌?shí)驗(yàn)？7.15發(fā)酵過程的pH控制可以采取哪些措施？泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及控制泡沫由于培養(yǎng)基中有蛋白類表面活性劑存在，在通氣條件下，培養(yǎng)液中就出現(xiàn)了泡沫。泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系，氣液之間被一層液膜隔開，彼此不相連通。兩種類型：機(jī)械性泡沫和流態(tài)泡沫基質(zhì)中的有機(jī)氮源(黃豆餅粉等)的種類與濃度是影響起泡的主要原因本節(jié)內(nèi)容：泡沫對(duì)發(fā)酵的影響發(fā)酵過程中泡沫的變化泡沫的控制一、泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的影響

在大多數(shù)微生物發(fā)酵過程中，通氣、攪拌以及代謝氣體的逸出，再加上培養(yǎng)基中糖、蛋白質(zhì)、代謝物等表面活性劑的存在，培養(yǎng)液中就形成了泡沫。泡沫的多少與攪拌、通風(fēng)、培養(yǎng)基性質(zhì)有關(guān)。蛋白質(zhì)原料如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉、酵母粉等是主要的發(fā)泡劑。糊精含量多也引起泡沫的形成。當(dāng)發(fā)酵感染雜菌和噬菌體時(shí)，泡沫異常多。少量泡沫的作用：一定數(shù)量的泡沫是正?，F(xiàn)象，可以增加氣液接觸面積，導(dǎo)致氧傳遞速率增加；大量的泡沫引起許多負(fù)作用：發(fā)酵罐的裝料系數(shù)減少、氧傳遞系統(tǒng)減小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液，增加染菌機(jī)會(huì)；嚴(yán)重時(shí)通氣攪拌無法進(jìn)行，菌體呼吸受到阻礙，導(dǎo)致代謝異?；蚓w自溶；消泡劑的添加將給提取工序帶來困難。二、泡沫的變化通氣和攪拌：隨通氣和攪拌增加而增加，攪拌比通氣影響大；培養(yǎng)基原料性質(zhì)：蛋白胨、玉米漿、花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉等蛋白質(zhì)原料是主要發(fā)泡物質(zhì)；培養(yǎng)基滅菌方法：溫度過高，形成蛋白黑色素，泡沫增多；細(xì)胞代謝活動(dòng)：初期，高粘度、低張力，泡多；中期，粘度降、張力升，泡少；后期，自溶，泡上升。發(fā)酵過程泡沫的變化通氣與攪拌的強(qiáng)度培養(yǎng)基的配比及原材料組成培養(yǎng)基的破壞程度接種量的大小培養(yǎng)液本身性質(zhì)的變化培養(yǎng)基滅菌的方法和操作染菌三、影響泡沫穩(wěn)定的因素不同攪拌速度和通氣量對(duì)泡沫影響不同濃度蛋白質(zhì)原科的起泡作用滅菌時(shí)間對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響

四、泡沫的消除調(diào)整培養(yǎng)基中的成分（如少加或緩加易起泡的原料）或改變某些物理化學(xué)參數(shù)（如pH值、溫度、通氣和攪拌）或者改變發(fā)酵工藝（如采用分次投料）來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會(huì)。采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種，來消除起泡的內(nèi)在因素。采用機(jī)械消泡或消泡劑來消除已形成的泡沫。1.機(jī)械消泡物理消泡方法，利用機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力變化而使泡沫破裂。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省原料，減少染菌機(jī)會(huì)。缺點(diǎn)：消泡效果不理想，僅可作為消泡的輔助方法。罐內(nèi)消泡——靠罐內(nèi)消泡槳轉(zhuǎn)動(dòng)打碎泡沫。罐外消泡——將泡沫引出罐外，通過噴嘴的加速作用或離心力來消除泡沫2.消泡劑消泡A.消泡劑的作用：降低泡沫液膜的機(jī)械強(qiáng)度；降低液膜的表面黏度；兼有兩者的作用，達(dá)到破裂泡沫的目的。B.作為生物工業(yè)理想的消泡劑，應(yīng)具備下列條件應(yīng)該在氣－液界面上具有足夠大的鋪展系數(shù)，才能迅速發(fā)揮消泡作用，這就要求消泡劑有一定的親水性；應(yīng)該在低濃度時(shí)具有消泡活性；應(yīng)該具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫；應(yīng)該對(duì)微生物、人類和動(dòng)物無毒性；應(yīng)該對(duì)產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生影響；不會(huì)在使用、運(yùn)輸中引起任何危害；來源方便，成本低；應(yīng)該對(duì)氧傳遞不產(chǎn)生影響；能耐高溫滅菌。C.常用的消泡劑有4大類：天然油脂類脂肪酸和酯類聚醚類硅酮類以天然油脂類和聚醚類在生物發(fā)酵中最為常用。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。油不僅用作消泡劑，還可作為碳源和發(fā)酵控制的手段。在發(fā)酵中，要控制油的質(zhì)量、新鮮程度，并要進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)檢驗(yàn)。聚醚類消泡劑品種很多，它們是氧化丙稀或氧化丙稀和環(huán)氧乙烷與甘油聚合而成的聚合物。聚氧丙稀甘油（GP型）——氧化丙稀和甘油聚合；親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以用于稀薄發(fā)酵液中要比用于粘稠發(fā)酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，適宜用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，以抑制泡沫的產(chǎn)生。聚氧乙烯氧丙稀甘油（GPE型，泡敵）——氧化丙稀、環(huán)氧乙烷與甘油聚合；親水性好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，作用快，溶解度大，消泡活性維持時(shí)間短，用于粘稠發(fā)酵液的效果比用于稀薄的好。D.應(yīng)用消泡劑時(shí)的增效方法：加載體增效，即用惰性載體（如礦物油、植物油等）使消泡劑溶解分散，達(dá)到增效的目的；消泡劑并用增效，取各種消泡劑的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，達(dá)到增效；乳化消泡劑增效，用乳化劑（或分散劑）將消泡劑制成乳劑，以提高分散能力，增強(qiáng)消泡效力，一般只適用于親水性差的消泡劑。GP和GPE1:1混合使用于土霉素發(fā)酵，結(jié)果比單獨(dú)使用GP的效力提高2倍。用吐溫-80制成的乳劑，用于慶大霉素發(fā)酵，效力提高1～2倍。在生產(chǎn)過程中，消泡的效果除了與消泡劑的種類、性質(zhì)、分子量大小、消泡劑親油親水基團(tuán)等密切相關(guān)外，還與消泡劑使用時(shí)加入方法、使用濃度、溫度等有很大關(guān)系，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際加以注意和解決。泡沫的檢測(cè)和控制最簡(jiǎn)單的檢測(cè)是定時(shí)在發(fā)酵罐視孔上觀察泡沫產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)泡沫持續(xù)上升時(shí)，開啟消泡劑貯罐的閥門，流加少量消泡劑，使泡沫消失即可。也可在罐內(nèi)頂部裝液位儀與控制儀表連結(jié)，用以控制消泡貯率閥門的開啟。當(dāng)泡沫上升接觸探頭頂端時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)，通過控制裝置，指令打開泵開關(guān)或閥門，自動(dòng)加入消泡劑，泡沫消失，信號(hào)也隨之消失，閥門關(guān)閉。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。

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(shí)細(xì)胞或菌體的生產(chǎn)能力保持在較佳的狀態(tài)。

高細(xì)胞密度發(fā)酵成功的實(shí)例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(jì)和計(jì)算生長(zhǎng)得率。優(yōu)化細(xì)胞生長(zhǎng)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(zhǎng)速率還能控制培養(yǎng)物對(duì)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。

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：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。

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，基質(zhì)對(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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

。一泡沫形成的原因1、氣液接觸第六節(jié)發(fā)酵過程泡沫的形成與控制2、含助泡劑3、起泡速度高于破泡速度二、發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因（1）由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成（2）由發(fā)酵過程產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成的發(fā)酵泡沫（3）發(fā)酵液中糖、蛋白質(zhì)和代謝物等的存在起到穩(wěn)定泡沫的作用三、泡沫消長(zhǎng)的影響因素：（1）通氣攪拌的強(qiáng)烈程度（2）培養(yǎng)基配比與原料組成（3）菌種、種子質(zhì)量和接種量四、發(fā)酵過程中泡沫的危害1、降低裝料系數(shù)、生產(chǎn)能力2、造成大量逃液，導(dǎo)致產(chǎn)物損失3、影響菌的呼吸、增加了菌群的非均一性4、引起染菌5、消泡劑的加入給提取工序帶來困難五、發(fā)酵過程中泡沫的控制機(jī)械消沫化學(xué)消沫（消沫劑消沫）化學(xué)消泡化學(xué)消沫劑是表面活性劑。一般好的消沫劑應(yīng)同時(shí)具備降低液膜的機(jī)械強(qiáng)度和表面粘度這兩種性能。常用消泡劑的種類（1）天然油脂最早使用，來源容易，價(jià)格低，使用簡(jiǎn)單，一般來說沒有明顯副作用。豆油、菜油、魚油等但油脂如保藏不好，易變質(zhì)，使酸值增高，對(duì)發(fā)酵有毒性。此外，有些油是發(fā)酵產(chǎn)物的前體，如豆油是紅霉素的前體，魚油是螺旋霉素的前體。（2）聚醚類消泡劑聚醚類消泡劑種類很多。我國常用的主要是甘油三羥基聚醚。六十年代發(fā)明此類消泡劑，美國道康寧化學(xué)公司首先投產(chǎn)。它是以甘油為起始劑，由環(huán)氧丙烷，或環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物進(jìn)行加成聚合而制成的。只在甘油分子上加成聚合環(huán)氧丙烷的產(chǎn)物叫聚氧丙烯甘油定名為GP型消泡劑；用于鏈霉素發(fā)酵，代替天然油，加入基礎(chǔ)料，效果很好。在GP型消泡劑的聚丙二醇鏈節(jié)末端再加成環(huán)氧乙烷，成為鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫GPE型消泡劑（泡敵）。GP型的消泡劑親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。GPE型消泡劑親水性較好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，但溶解度也較大，消泡活性維持時(shí)間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。

（3）高碳醇C7~C9的醇是最有效的消泡劑。C12~C22的高碳醇借助適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡渲瞥闪６葹?~9μm，含量為20~50%的水乳液，即是水體系的消泡劑。還有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素發(fā)酵中具有消泡作用，后者還可作為前體。（4）硅酮類最常用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它揮發(fā)性低并具有化學(xué)惰性，比較穩(wěn)定且毒性小。純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散或乳化處理難以作為消泡劑。乳化劑有甘油單硬脂酸酯，聚氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯（Tween60）、聚氧乙烯山梨糖醇單油酸酯（Tween80）、山梨糖醇單硬脂酸酯（Span60）、山梨糖醇三硬脂酸酯（Span65）。消沫劑的使用方法：

a)機(jī)械分散、或借助分散劑

b)與載體一起使用

c)多種消沫劑并用

d)利用乳化劑增強(qiáng)消沫劑的消沫作用值得注意的是：消泡劑有選擇性。消泡劑用多了有毒性，而且還影響通氣和氣體分散，因此要少量地加。泡沫形成原因氣液接觸氣體從外部進(jìn)入氣體從內(nèi)部產(chǎn)生含助泡劑起泡速度高于破泡速度小結(jié)發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因機(jī)械攪拌帶入氣體呼吸產(chǎn)生氣體培養(yǎng)基中含有助泡劑發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因通氣攪拌培養(yǎng)基配比與原料組成菌種、種子質(zhì)量和接種量滅菌質(zhì)量發(fā)酵過程起泡的利弊有利之處：氣體分散、增加氣液接觸面積有害之處降低生產(chǎn)能力引起原料浪費(fèi)影響菌的呼吸引起染菌常用的消泡劑天然油脂聚醚類消泡劑高碳醇硅酮類消泡方法物理消泡化學(xué)消泡第七節(jié)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)酵存在的問題一、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。關(guān)鍵點(diǎn)：高密度、高表達(dá)菌密度的測(cè)定：光密度（OD值或A值）在波長(zhǎng)600～660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(shí)細(xì)胞或菌體的生產(chǎn)能力保持在較佳的狀態(tài)。高細(xì)胞密度發(fā)酵成功的實(shí)例二、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(jì)和計(jì)算生長(zhǎng)得率。可用碳源作為限制性養(yǎng)分，且采用補(bǔ)料分批發(fā)酵來實(shí)現(xiàn)高密度發(fā)酵。優(yōu)化細(xì)胞生長(zhǎng)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(zhǎng)速率還能控制培養(yǎng)物對(duì)氧的需求和產(chǎn)熱速率。三、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?？刂苹|(zhì)濃度流加恒pH流加恒溶氧流加控制比生長(zhǎng)速率的葡萄糖流加實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)，最常用和最有效的方法就是分批補(bǔ)料流加培養(yǎng)法?，F(xiàn)在常用的是反饋補(bǔ)料培養(yǎng)。1、控制基質(zhì)濃度流加用專門的電極維持基質(zhì)濃度（如葡萄糖、乙酸、氨等）。以葡萄糖為例，用葡萄糖電極檢測(cè)發(fā)酵液中的葡萄糖含量，葡萄糖電極通過反饋系統(tǒng)與補(bǔ)糖單元相連。當(dāng)葡萄糖濃度在設(shè)定值之上，糖閥關(guān)閉；當(dāng)葡萄糖濃度由于菌體消耗低于設(shè)定值時(shí)，糖閥開啟，葡萄糖以一定速率加入。這樣，發(fā)酵液中的葡萄糖濃度始終保持恒定，可避免葡萄糖的抑制效應(yīng)，達(dá)到很高的細(xì)胞濃度。2、恒pH流加大腸桿菌在LB培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，pH會(huì)上升。這是由于菌體分解LB培養(yǎng)基中的胰蛋白胨，造成氨積累的原因。因此用葡萄糖代替酸液進(jìn)行恒pH流加。實(shí)驗(yàn)通過pH反饋控制系統(tǒng)流加葡萄糖，使pH恒定，結(jié)果推遲了比生長(zhǎng)速率的降低時(shí)間，細(xì)胞密度是無流加的2倍。3、恒溶氧流加當(dāng)培養(yǎng)液的氧飽和百分?jǐn)?shù)高于控制點(diǎn)，糖閥開啟，以一定速率補(bǔ)糖。當(dāng)讀數(shù)下降到控制點(diǎn)以下，糖閥關(guān)閉，需氧就會(huì)隨之減少，氧的飽和百分?jǐn)?shù)逐漸上升，從而達(dá)到供需平衡。用復(fù)膜氧電極來控制補(bǔ)糖。Konstantinov等進(jìn)一步發(fā)展了這種方法，用DO-state法間歇流加葡萄糖，通過控制溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速及糖流加速率，使乙酸維持在低濃度，從而獲得高密度和高表達(dá).4、控制比生長(zhǎng)速率的葡萄糖流加菌體的比生長(zhǎng)速率與代謝產(chǎn)物的表達(dá)密切相關(guān)。比生長(zhǎng)速率太大，超過某一值，易產(chǎn)生乙酸，這一比生長(zhǎng)速率值稱為菌體的乙酸產(chǎn)生臨界比生長(zhǎng)速率。通過考察得出最優(yōu)比生長(zhǎng)速率，控制溶氧、轉(zhuǎn)速、補(bǔ)糖來控制比生長(zhǎng)速率。四.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(duì)生長(zhǎng)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(zhǎng)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

。第八節(jié)發(fā)酵終點(diǎn)的判斷（一）評(píng)價(jià)發(fā)酵過程的幾個(gè)重要指標(biāo)生產(chǎn)強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積的發(fā)酵液?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)物的量。（kg/m3.h)得率：對(duì)基質(zhì)的利用率。(kg/kg)總產(chǎn)量：發(fā)酵液中產(chǎn)物的濃度。Kg/m3它們直接關(guān)系到發(fā)酵的成本，以及影響到提取部分的收率和成本（二）發(fā)酵終點(diǎn)的判斷目的取得最佳的生產(chǎn)率降低成本：最佳補(bǔ)料周期節(jié)約動(dòng)力消耗有利于提煉：過濾、提取、精制成品的質(zhì)量1、發(fā)酵過程產(chǎn)物形成規(guī)律發(fā)酵時(shí)間產(chǎn)物合成速率菌體生長(zhǎng)從年輕到衰老，生產(chǎn)能力變化隨著產(chǎn)物濃度提高，產(chǎn)物合成速率下降2、發(fā)酵結(jié)束判斷標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)速率

生產(chǎn)總量＝生產(chǎn)速率×發(fā)酵液體積隨著發(fā)酵的進(jìn)行生產(chǎn)率由上升到平緩，最后下降。生產(chǎn)速率下降明顯表示菌體衰老，應(yīng)結(jié)束發(fā)酵.氨基氮和pH

發(fā)酵后期由于菌體自溶，氨基氮和pH上升產(chǎn)物濃度要求在產(chǎn)物最高時(shí)結(jié)束所以綜合地看，我們可以從：產(chǎn)物的情況基質(zhì)的情況菌體的情況來判斷一個(gè)發(fā)酵過程是否應(yīng)該結(jié)束pH的情況一、名詞解釋發(fā)酵接種量生長(zhǎng)因子前體種子擴(kuò)大培養(yǎng)級(jí)數(shù)實(shí)罐滅菌發(fā)酵熱比生長(zhǎng)速率接種齡呼吸強(qiáng)度染菌生物熱連消發(fā)酵級(jí)數(shù)得率系數(shù)攝氧率

補(bǔ)料分批培養(yǎng)

分批培養(yǎng)連續(xù)發(fā)酵無菌空氣臨界稀釋率臨界溶氧濃度復(fù)壯染菌時(shí)間問答題1.工業(yè)上，對(duì)微生物有什么要求？

2.菌種選育的方法有哪些？菌種保藏原理是什么？常用菌種保藏方法有哪些？菌種退化的原因？3.常用的碳氮源有哪些？有機(jī)氮源在發(fā)酵培養(yǎng)基中的作用？4.培養(yǎng)基設(shè)計(jì)的一般步驟？5.種子應(yīng)滿足哪些要求？什么是發(fā)酵級(jí)數(shù)？影響發(fā)酵級(jí)數(shù)的因素有哪些？影響種子質(zhì)量的因素有哪些？6.培養(yǎng)基濕熱滅菌的原理？為什么采用高溫短時(shí)滅菌？7.連續(xù)滅菌和分批滅菌各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？各自適用范圍？8.空氣滅菌的方式有哪些？空氣介質(zhì)過濾除菌的作用機(jī)制主要有哪些？一般流程是怎樣的？9.染菌對(duì)發(fā)酵有什么危害，對(duì)提煉有什么危害？有哪些原因會(huì)引起染菌？染菌以后應(yīng)采取什么措施？10.發(fā)酵操作方式可分為分批、流加和連續(xù)三種，試述三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。11.根據(jù)無抑制細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)（Monod方程），試述μ與Cs(基質(zhì)濃度)之間的關(guān)系。12.發(fā)酵液中的體積氧傳遞方程？式中各參數(shù)的含義是什么？影響微生物需氧的因素有哪些？如何調(diào)節(jié)搖瓶發(fā)酵的供氧水平？如何調(diào)節(jié)通氣攪拌發(fā)酵罐的供氧水平？發(fā)酵過程中溶氧濃度監(jiān)控的意義？14.生物熱的大小與哪些因素有關(guān)？發(fā)酵過程中引起溫度變化的原因是什么？發(fā)酵過程溫度的選擇有什么依據(jù)？15.泡沫對(duì)發(fā)酵有何影響？哪些因素會(huì)影響泡沫的形成？常用的消泡方法有哪些？常用的消泡劑有哪幾類？16.什么是發(fā)酵過程中的直接參數(shù)和間接參數(shù)，并各舉5個(gè)實(shí)例。17.用于在線檢測(cè)的傳感器必須符合哪些要求？13.pH對(duì)發(fā)酵的影響表現(xiàn)在哪些方面？發(fā)酵過程中pH會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？為什么？如何調(diào)節(jié)？樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。7月-237月-23Thursday,July27,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。09:49:0609:49:0609:497/27/20239:49:06AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2309:49:0609:49Jul-2327-Jul-23加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。09:49:0609:49:0609:49Thursday,July27,2023安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。7月-237月-2309:49:0609:49:06July27,2023踏實(shí)肯干