發(fā)酵工程制藥-發(fā)酵工藝控制

發(fā)酵過程的控制——pH的控制發(fā)酵過程控制發(fā)酵的類型發(fā)酵染菌及處理菌種選育成品滅菌培養(yǎng)基的優(yōu)化種子培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)物分離純化發(fā)酵過程pH變化的原因pH值對(duì)發(fā)酵過程的影響發(fā)酵過程中pH的調(diào)節(jié)與控制最適pH的選擇一、影響孢子質(zhì)量的因素及控制1、基質(zhì)代謝（1）糖代謝特別是快速利用的糖，分解成小分子有機(jī)酸，使pH下降。糖不足時(shí)，pH上升。（2）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。（3）生理酸堿性物質(zhì)利用后pH會(huì)上升或下降一、影響孢子質(zhì)量的因素及控制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。3、菌體自溶，pH上升，發(fā)酵后期，pH上升。二、pH對(duì)發(fā)酵過程的影響1、pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響微生物都有最適pH和耐受的pH范圍2、pH對(duì)產(chǎn)物合成的影響pH不同，能引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量改變3、微生物的最適生長(zhǎng)PH和最適生產(chǎn)PH往往不同酵母PH5.0堿性產(chǎn)生乙醇產(chǎn)生甘油黑曲霉PH2～3中性產(chǎn)生檸檬酸產(chǎn)生草酸棒狀桿菌PH5.0～5.8中性產(chǎn)生谷氨酰胺產(chǎn)生谷氨酸三、pH的調(diào)節(jié)與控制1、基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH控制（1）調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH（2）配置具有較好的pH緩沖能力的培養(yǎng)基。三、pH的調(diào)節(jié)與控制2、發(fā)酵過程中pH的控制（1）通過補(bǔ)料調(diào)節(jié)pH在發(fā)酵過程中根據(jù)碳氮源消耗需要進(jìn)行補(bǔ)料。在補(bǔ)料與調(diào)pH沒有矛盾時(shí)采用補(bǔ)料調(diào)pH。調(diào)節(jié)補(bǔ)糖速率，調(diào)節(jié)空氣流量來調(diào)節(jié)pH當(dāng)NH2-N低，pH低時(shí)補(bǔ)氨水；當(dāng)NH2-N低，pH高時(shí)補(bǔ)(NH4)

2SO4（2）當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)pH發(fā)生矛盾時(shí)，加生理酸性或堿性基質(zhì)調(diào)pH三、pH的調(diào)節(jié)與控制3、不同pH調(diào)節(jié)方式的比較不同pH控制方式異亮氨酸發(fā)酵結(jié)果”1“表示只加CaCO3控制pH值，”2“表示只加尿素控制，”3“表示CaCO3和尿素聯(lián)合控制pH值。四、最適pH的確定1、最適基礎(chǔ)培養(yǎng)基pH的確定選擇pH原則：獲得最大比生產(chǎn)速率和適當(dāng)?shù)木w量，以獲得最高產(chǎn)量。配制不同初始pH的培養(yǎng)基，搖瓶水平考察發(fā)酵結(jié)果不同初始pH對(duì)產(chǎn)海藻酸裂解酶的影響四、最適pH的確定2、發(fā)酵過程pH的確定（1）確定菌體生長(zhǎng)最適pH、確定產(chǎn)物合成的最適pHpH對(duì)酮古龍酸菌糖酸轉(zhuǎn)化活力的影響《生物工程學(xué)報(bào)》2010,25,26:1263-1268四、最適pH的確定2、發(fā)酵過程pH的確定（2）發(fā)酵過程中分階段控制pH不同pH控制策略對(duì)2-KLG發(fā)酵影響。（T）三段式pH控制；（C）恒pH7.0控制《生物工程學(xué)報(bào)》2010,25,26:1263-1268pH值對(duì)發(fā)酵過程的影響發(fā)酵過程pH變化的原因基質(zhì)代謝、產(chǎn)物形成、菌體自溶發(fā)酵過程中pH的調(diào)節(jié)與控制基礎(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選擇合適的pH調(diào)節(jié)劑最適pH的選擇小結(jié)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？為了確定發(fā)酵的最佳pH,我們?cè)撊绾螌?shí)驗(yàn)？作業(yè)培養(yǎng)基的選擇與確定發(fā)酵過程控制發(fā)酵的類型發(fā)酵染菌及處理菌種選育成品滅菌培養(yǎng)基的優(yōu)化種子培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)物分離純化一、根據(jù)微生物種類不同1、好氧發(fā)酵也叫通風(fēng)發(fā)酵，是指在發(fā)酵過程中必須通風(fēng)提供氧氣的發(fā)酵過程，一般工業(yè)生產(chǎn)中采用通入一定量無菌空氣的方法實(shí)現(xiàn)。2、厭氧發(fā)酵指在整個(gè)發(fā)酵過程中無需通風(fēng)提供氧氣的發(fā)酵過程，一般厭氧發(fā)酵過程需要密閉容器。例如，由乳酸細(xì)菌引起的乳酸發(fā)酵；梭狀芽孢桿菌進(jìn)行的丙酮丁醇發(fā)酵。二、根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同1、固態(tài)發(fā)酵微生物生長(zhǎng)在潮濕不溶于水的基質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，在固體發(fā)酵過程中不含任何自由水，隨著自由水的增加，固體發(fā)酵范圍延伸至黏稠發(fā)酵以及固體顆粒懸浮發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：培養(yǎng)基簡(jiǎn)單，原料價(jià)格低廉基質(zhì)前處理較液體發(fā)酵少霉菌發(fā)酵時(shí)，染菌幾率小能耗低產(chǎn)物回收簡(jiǎn)單，成本低01缺點(diǎn)：效率低，需要大量底物用于生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)散熱困難參數(shù)的檢測(cè)困難難于實(shí)現(xiàn)工藝的最優(yōu)化02二、根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同2、液態(tài)發(fā)酵指微生物接種于液態(tài)培養(yǎng)介質(zhì)的發(fā)酵過程。液體懸浮狀態(tài)是很多微生物的最適生長(zhǎng)環(huán)境；菌體及營(yíng)養(yǎng)物、產(chǎn)物易于擴(kuò)散，使在均質(zhì)或擬均質(zhì)條件下進(jìn)行，便于控制，易于大規(guī)模生產(chǎn)；液體輸送方便，易于機(jī)械化操作；生產(chǎn)效率高，易自動(dòng)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；產(chǎn)品易于提取、精制。三、根據(jù)微生物發(fā)酵操作方式不同A分批培養(yǎng)B分批補(bǔ)料培養(yǎng)B連續(xù)培養(yǎng)（一）分批發(fā)酵簡(jiǎn)單的過程，培養(yǎng)基中接入菌種以后，沒有物料的加入和取出，除了空氣的通入和排氣。整個(gè)過程中菌的濃度、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。（二）補(bǔ)料分批培養(yǎng)在微生物分批發(fā)酵過程中，以某種方式向培養(yǎng)系統(tǒng)中補(bǔ)加一定物料的培養(yǎng)技術(shù)。通過向培養(yǎng)系統(tǒng)中補(bǔ)充物料，可以是培養(yǎng)液中的底物濃度較長(zhǎng)時(shí)間地保持在一定范圍內(nèi)，即保證微生物的生長(zhǎng)需要，又不造成不利影響，從而提高容量產(chǎn)率，產(chǎn)物濃度和得率的目的。在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出，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。（三）連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵過程中一邊補(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)過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。四、按照菌體生長(zhǎng)、碳源消耗、產(chǎn)物合成的關(guān)系分1、類型Ⅰ（生長(zhǎng)偶聯(lián)型）菌體的生長(zhǎng)、碳源的利用與產(chǎn)物形成的比速率曲線均有一個(gè)高峰，且高峰基本上出現(xiàn)在相同時(shí)間，如：酒精、某些酶的發(fā)酵等。2、類型Ⅱ（部分生長(zhǎng)偶聯(lián)型）

產(chǎn)物也來源于能量代謝所消耗的基質(zhì)，但產(chǎn)物的形成在與初級(jí)代謝分開的次級(jí)代謝中，出現(xiàn)兩個(gè)峰，菌體生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期，出現(xiàn)產(chǎn)物形成高峰。如檸檬酸發(fā)酵。3、類型Ⅲ（非生長(zhǎng)偶聯(lián)型）生長(zhǎng)和產(chǎn)物是來自兩個(gè)代謝途徑，而不是來自分解代謝途徑，在基質(zhì)消耗和菌體生長(zhǎng)之后，菌體利用中間代謝反應(yīng)來形成產(chǎn)物，也就是，初級(jí)代謝和產(chǎn)物形成是完全分開的。如許多抗生素發(fā)酵。實(shí)踐的指導(dǎo)意義生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型，則宜采用有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，延長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；01非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型，則宜縮短對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長(zhǎng)平衡期，以提高產(chǎn)量。02按照微生物種類不同的分類按照培養(yǎng)基狀態(tài)不同的分類按照操作方式不同的分類小結(jié)按照生長(zhǎng)、生產(chǎn)、碳源消耗的關(guān)系分類。生長(zhǎng)偶聯(lián)型、部分生長(zhǎng)偶聯(lián)型、非生長(zhǎng)偶聯(lián)型發(fā)酵特點(diǎn)是什么？什么是分批發(fā)酵、分批補(bǔ)料發(fā)酵、連續(xù)培養(yǎng)？將發(fā)酵分為生長(zhǎng)偶聯(lián)型、非生長(zhǎng)偶聯(lián)型對(duì)生產(chǎn)有什么指導(dǎo)意義？作業(yè)分批補(bǔ)料發(fā)酵種子擴(kuò)培的過程種子擴(kuò)培的目的種子質(zhì)量的控制菌種選育成品滅菌培養(yǎng)基的優(yōu)化種子培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)物分離純化分批發(fā)酵的思考低濃度培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物會(huì)迅速耗盡，引起培養(yǎng)物過早從指數(shù)期向穩(wěn)定期轉(zhuǎn)變。020301底物濃度過高，底物抑制/培養(yǎng)基粘度升高引起傳質(zhì)效率降低可延長(zhǎng)指數(shù)生長(zhǎng)期，提高發(fā)酵的容量產(chǎn)率和產(chǎn)物濃度提高底物濃度，微生物會(huì)以接近最大比生長(zhǎng)速率的速度生長(zhǎng)提高底物濃度的優(yōu)點(diǎn)和不足一、分批補(bǔ)料發(fā)酵的概念什么是分批補(bǔ)料發(fā)酵？概念：在分批培養(yǎng)過程中補(bǔ)入新鮮的料液，以克服營(yíng)養(yǎng)不足而導(dǎo)致的發(fā)酵過早結(jié)束的缺點(diǎn)。特征：只有料液的加入沒有料液的取出，所以發(fā)酵結(jié)束時(shí)發(fā)酵液體積增加01不斷調(diào)節(jié)補(bǔ)料率，維持各物質(zhì)的供需平衡02既滿足了菌體生產(chǎn)和產(chǎn)物合成的需要，又避免了基質(zhì)過量的抑制作用03二、補(bǔ)料的目的什么是分批補(bǔ)料發(fā)酵？1、延遲期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率接近零、分裂遲緩、代謝活躍思考：為什么會(huì)出現(xiàn)延遲期？適應(yīng)新的培養(yǎng)基或培養(yǎng)條件細(xì)胞合成新的成分，如酶；輔酶、激活劑等的減少020301培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，延遲期短發(fā)酵培養(yǎng)基與種子培養(yǎng)基成分越接近，延遲期越短種齡種子活力旺盛，延遲期短穩(wěn)定期或衰亡其的種子，延遲期長(zhǎng)接種量接種量大，延遲期短接種量下，延遲期長(zhǎng)影響延遲期長(zhǎng)短的因素2、對(duì)數(shù)期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率最快，細(xì)胞濃度隨時(shí)間呈指數(shù)增長(zhǎng)培養(yǎng)液中細(xì)胞濃度越大，細(xì)胞濃度的增長(zhǎng)速率也越大3、減速期特點(diǎn)：細(xì)胞生長(zhǎng)速率下降，低于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，細(xì)胞總量仍增長(zhǎng)。Monod方程：其中，S——限制性基質(zhì)濃度,mol/m3Ks——飽和常數(shù)，mol/m34、穩(wěn)定期由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡或有害物質(zhì)的大量積累，細(xì)胞濃度不在增加，此階段稱為穩(wěn)定期。特點(diǎn)：活細(xì)胞總數(shù)維持不變，細(xì)胞濃度最大5、衰亡期由于環(huán)境惡化，細(xì)胞開始死亡，活細(xì)胞濃度不斷下降，這一階段稱為衰亡期。四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況1、發(fā)酵前期碳氮源的分解代謝01細(xì)胞物質(zhì)的合成代謝02溶氧水平不斷下降03與產(chǎn)物合成有關(guān)的酶形成04四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況2、產(chǎn)物合成階段碳氮源的分解代謝01產(chǎn)物的合成代謝02注意：控制合適的基質(zhì)濃度濃度過低——菌體衰老，產(chǎn)物合成能力下降濃度過高——菌體生長(zhǎng)旺盛，影響產(chǎn)物合成四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況3、菌體自溶階段菌體衰老、自溶01產(chǎn)物合成能力衰退02氨基氮增加，pH上升03五、分批發(fā)酵過程的優(yōu)化優(yōu)化的目的：以最小的費(fèi)用獲得最大產(chǎn)量生產(chǎn)成本=原料費(fèi)+操作費(fèi)（通氣費(fèi)+攪拌費(fèi)等）最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：產(chǎn)量、生產(chǎn)率、純利潤(rùn)等可選擇兩個(gè)進(jìn)行多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化1、培養(yǎng)基的優(yōu)化提高產(chǎn)量，降低成本2、培養(yǎng)條件的優(yōu)化溫度、pH、溶氧等六、分批發(fā)酵的優(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)過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握01缺點(diǎn)產(chǎn)率低，不適于測(cè)定動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)02分批發(fā)酵過程中菌體生長(zhǎng)規(guī)律分批發(fā)酵的基本工藝流程分批發(fā)酵過程中的代謝變化小結(jié)分批發(fā)酵工藝優(yōu)化的原則縮短延遲期的方法分批補(bǔ)料發(fā)酵的控制

——補(bǔ)氮源01補(bǔ)充生產(chǎn)菌所需的氮源02調(diào)節(jié)pH一、目的pH變化氨基氮的消耗菌體濃度的變化010302二、補(bǔ)氮依據(jù)0201補(bǔ)充無機(jī)氮源補(bǔ)充有機(jī)氮源三、工業(yè)上補(bǔ)氮有兩種（一）補(bǔ)充有機(jī)氮源包括尿素、酵母粉、蛋白胨、玉米漿、豆餅粉、麩皮水解液等。

保持菌體的活性，補(bǔ)充產(chǎn)物合成所需的氮源，尤其是含氮產(chǎn)物的生產(chǎn)。可與碳源一起配合補(bǔ)料案例：谷氨酸發(fā)酵的氮源補(bǔ)料谷氨酸發(fā)酵在中性和微堿性條件下可積累谷氨酸，而在酸性條件下則易形成谷氨酰胺時(shí)間pH尿素根據(jù)pH變化補(bǔ)氮源

土霉素發(fā)酵前期補(bǔ)2～3次酵母粉，放罐單位比對(duì)照高1500u/ml。

青霉素發(fā)酵47h開始加尿素，每6h補(bǔ)加一次，結(jié)合補(bǔ)加乳糖，發(fā)酵單位可達(dá)40000u/ml以上。

赤霉素生產(chǎn)中，當(dāng)發(fā)酵液中菌體粘度大于15時(shí)，補(bǔ)加16%花生粉。

案例：抗生素生產(chǎn)中的氮源補(bǔ)充包括液氨、氨水、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、硝酸銨等。菌體利用無機(jī)氮比有機(jī)氮快速，其中銨鹽、氨水等比硝基氮優(yōu)越。補(bǔ)氨常使用壓縮氨氣或氨水采用自動(dòng)流加或少量間歇添加，如液氨常采用連續(xù)流加方式。（二）補(bǔ)無機(jī)氮源補(bǔ)氮時(shí)間01補(bǔ)氮量02補(bǔ)氮方式03四、補(bǔ)氮控制：a、補(bǔ)氮時(shí)間和補(bǔ)氮量根據(jù)氮消耗速率、菌體濃度、發(fā)酵液粘度、pH值變化決定補(bǔ)料的時(shí)間和補(bǔ)料的量。補(bǔ)入碳源還是氮源以及它們的量多少要根據(jù)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)及細(xì)胞組成來決定。當(dāng)同時(shí)需要補(bǔ)充碳源和氮源時(shí)，可以混合起來一起加入。b、補(bǔ)氮方式補(bǔ)充黃豆餅粉、酵母粉一般采取分批補(bǔ)料，而無機(jī)氮源和尿素一般采取連續(xù)流加方式，因?yàn)檫@些氮源對(duì)pH的影響大，而且過多的氨離子會(huì)對(duì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。小結(jié)1、補(bǔ)充氮源的種類2、補(bǔ)充氮源的依據(jù)3、補(bǔ)充氮源的控制方式作業(yè)分析發(fā)酵過程中，補(bǔ)充有機(jī)氮源和無機(jī)氮源有何區(qū)別？分批補(bǔ)料發(fā)酵的控制一、補(bǔ)充前體物質(zhì)在產(chǎn)物的生物合成過程中，被菌體直接用于產(chǎn)物合成而自身結(jié)構(gòu)無顯著改變的物質(zhì)稱為前體。在一定條件下控制產(chǎn)物的合成方向和提高產(chǎn)量苯乙酸添加速度%苯乙酸總量%青霉素產(chǎn)量青霉素類型XGFFH0055013.631.822.817.60.0250.1813212.182.87.35.10.0500.4018230.296.21.91.2案列：苯乙酸對(duì)青霉素產(chǎn)量和類型的影響毒性：前體物質(zhì)對(duì)青霉菌有一定毒性，尤其是苯乙酰胺，加入量不能超過0.1%，濃度大于0.1%對(duì)青霉素生產(chǎn)菌生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成均有影響。加入策略：少量多次，或連續(xù)低價(jià)，防止前體對(duì)青霉素的毒害濃度控制：苯乙酸0.1%，苯乙酰胺0.05-0.08%加入時(shí)期：球狀菌——在培養(yǎng)10h左右加入苯乙酸、尿素、氨水的混合料；由發(fā)酵單位增長(zhǎng)速度決定加入量絲狀菌——接種后8-12h，發(fā)酵液中殘余苯乙酰胺濃度0.05-0.08%，發(fā)酵單位上升到2500u/ml以上時(shí)，開始補(bǔ)加前體，每4小時(shí)補(bǔ)一次，使發(fā)酵液中殘余苯乙酰胺濃度為0.05-0.08%。案例：S-腺苷蛋氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，前體L-蛋氨酸的補(bǔ)加案例：免疫抑制劑——霉酚酸發(fā)酵生產(chǎn)，前體是甲硫氨酸；γ-多聚谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)，以谷氨酸鈉為前體；L-脯氨酸發(fā)酵生產(chǎn)，以谷氨酸為前體。總結(jié)：根據(jù)前面幾個(gè)生產(chǎn)案例，可以看出，補(bǔ)充前體時(shí)，要考慮前體的毒副作用，考察前體的補(bǔ)加時(shí)間、補(bǔ)加量、補(bǔ)加方式。二、補(bǔ)水、無機(jī)鹽和微量元素當(dāng)發(fā)酵液過于粘稠時(shí)補(bǔ)水或補(bǔ)稀料可以稀釋發(fā)酵液，增加氧的溶解度，提高供氧能力。有些金屬離子特別是二價(jià)陽(yáng)離子是酶的激活劑，適當(dāng)時(shí)間補(bǔ)入無機(jī)鹽，可以提高酶活，從而提高產(chǎn)量。小結(jié)1、補(bǔ)充前體物質(zhì)的作用及方式2、補(bǔ)充水分、無機(jī)鹽、微量元素的作用生物制藥工藝緒論補(bǔ)充無機(jī)鹽、微量元素、水補(bǔ)充碳源補(bǔ)充氮源補(bǔ)前體物質(zhì)補(bǔ)什么？怎么補(bǔ)？1、補(bǔ)充碳源物質(zhì)發(fā)酵過程中，能源是從主要碳源來的。碳源是菌體需要量最大的物質(zhì)，在發(fā)酵前期消耗很快，到了產(chǎn)物合成階段要滿足菌體維持活性、以及產(chǎn)物合成所需碳源，必須補(bǔ)充碳源。如添加葡萄糖、液化淀粉、飴糖；作為消泡劑的天然油脂，同時(shí)也起到補(bǔ)充碳源的作用。實(shí)例1：四環(huán)素發(fā)酵中的補(bǔ)糖控制補(bǔ)糖時(shí)間對(duì)四環(huán)素發(fā)酵單位的影響一、案例分析Ⅰ－補(bǔ)糖時(shí)間適當(dāng)（45h后加）Ⅱ－補(bǔ)糖時(shí)間過晚（62h開始加）Ⅲ－補(bǔ)糖時(shí)間過早（20h后加）案例2：賴氨酸補(bǔ)料分批發(fā)酵的研究分別采用不同的補(bǔ)料方式來進(jìn)行：在初始糖濃度、硫酸銨濃度一定的情況下，分別采用間歇補(bǔ)料方式、恒基質(zhì)濃度補(bǔ)料方式、pH反饋補(bǔ)料方式進(jìn)行賴氨酸發(fā)酵，以補(bǔ)料糖消耗完和發(fā)酵液葡萄糖濃度降為0為補(bǔ)料終點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如下：案例3：鳥苷的分批補(bǔ)料生產(chǎn)研究不同補(bǔ)糖方式及補(bǔ)糖量對(duì)鳥苷生產(chǎn)的影響試驗(yàn)從發(fā)酵10-24，采用三種補(bǔ)料方式(1)總糖12%，發(fā)酵0小時(shí)全部投入(2)總糖12%，分初糖6%，補(bǔ)加糖6%，每隔4小時(shí)加1.5%(3)總糖12%，初糖6%，從10h起，每2h補(bǔ)糖一次，共8次不同補(bǔ)糖方式對(duì)鳥苷生產(chǎn)的影響試驗(yàn)t（h）y（g/L）殘?zhí)牵?）對(duì)糖轉(zhuǎn)化率（%）平均產(chǎn)鳥苷速率（g·l-1h-1）（1）（2）（3）3648488.712.115.01.01.81.07.210.012.60.240.260.32(4)在試驗(yàn)3基礎(chǔ)上，發(fā)酵24h后，與26、28、30、32h分別流加3%的葡萄糖，最終葡萄糖量為15%試驗(yàn)t（h）y（g/L）殘?zhí)牵?）總糖（%）對(duì)糖轉(zhuǎn)化率（%）平均產(chǎn)鳥苷速率（g·l-1h-1）（3）（4）485615.013.81.00.5121512.69.20.320.25不同補(bǔ)糖量對(duì)鳥苷生產(chǎn)的影響補(bǔ)糖時(shí)間補(bǔ)糖量補(bǔ)糖方式歸納：參考數(shù)據(jù)：糖耗速率、殘?zhí)菨舛?、pH變化、菌體濃度、菌絲形態(tài)、發(fā)酵液黏度、溶氧濃度等。常用的兩個(gè)參考指標(biāo)：還原糖水平和總糖水平。具體要根據(jù)菌的酶系和pH變化的大小來決定補(bǔ)還原糖還是總糖。如，菌體淀粉酶活力高就可補(bǔ)淀粉之類的物質(zhì)(總糖)，若淀粉酶活力低那就補(bǔ)還原糖；補(bǔ)還原糖pH變化明顯，而補(bǔ)淀粉，由于它是水解糖，pH變化很小較穩(wěn)定。案例1中，不同補(bǔ)糖時(shí)間對(duì)四環(huán)素生產(chǎn)影響過早會(huì)刺激菌體生長(zhǎng)，加速糖的消耗，不利于合成產(chǎn)物；過遲所需能量供應(yīng)不上，菌體老化，合成產(chǎn)物的能力下降。依據(jù)：補(bǔ)糖時(shí)間根據(jù)代謝變化情況決定，即依據(jù)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的碳源種類及用量、菌絲生長(zhǎng)情況、糖的消耗速率及殘留水平來綜合考慮，不能單純以時(shí)間為依據(jù)。二、補(bǔ)糖時(shí)間的選擇案例4：根據(jù)殘?zhí)菨舛妊a(bǔ)料發(fā)酵提高納他霉素產(chǎn)量采用間歇補(bǔ)料分批發(fā)酵，補(bǔ)加時(shí)間以發(fā)酵液中還原糖水平為控制指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)條件：■當(dāng)葡萄糖濃度分別降至3%、2.5%、2%、1.5%時(shí)開始補(bǔ)糖，平均每隔6h補(bǔ)一次，發(fā)酵周期都是96h。結(jié)果如下表：MaintainedGlucoseConcentration(%)FeedingTime(h)ThetotalAmountofFeedingglucose(g/l)Biomass(g/l)Theimproverateofnatarnycin(%)3.02.52.01.538445060272223139.378.487.236.9616.714.332.120.2補(bǔ)糖時(shí)間過早，刺激菌體大量繁殖，加速糖的利用，進(jìn)而影響抗生素產(chǎn)量的增加；補(bǔ)糖時(shí)間過遲，使菌體所需能量供應(yīng)跟不上。當(dāng)還原糖濃度降至2%時(shí)，發(fā)酵開始由菌體生長(zhǎng)階段向代謝產(chǎn)物合成階段轉(zhuǎn)變，此時(shí)補(bǔ)糖并維持糖濃度在2%，可延長(zhǎng)抗生素分泌期，并使納他霉素以最大的生產(chǎn)速率不斷合成。補(bǔ)糖量的控制，以控制菌體濃度不增或略增為原則，使產(chǎn)生菌的代謝活動(dòng)有利于產(chǎn)物合成。一般在補(bǔ)糖開始階段控制還原糖在較高水平，以利于產(chǎn)物合成，但高濃度的還原糖不宜維持過久，否則會(huì)導(dǎo)致菌體大量繁殖影響產(chǎn)物的合成。三、補(bǔ)糖量的選擇案例5：不同補(bǔ)糖量對(duì)普那霉素發(fā)酵生產(chǎn)的影響初糖濃度40g/Lm，在發(fā)酵中期分別補(bǔ)加0、10、20、30g/L葡萄糖，結(jié)果如下不同補(bǔ)糖濃度對(duì)普那霉素生產(chǎn)的影響Addingglucoseconcentration(g/l)Residualreducingsugarconcentration(g/l)Finalconcentrationofpristinamycins(mg/l)DCW(mg/ml)YP/X(mg/g）YP/S(mg/g）01020301.581.721.889.5396118131024.3328.1131.8034.223.954.204.1202.582.502.300說明：補(bǔ)糖量過大，產(chǎn)物合成受阻，補(bǔ)糖30g/L時(shí)，產(chǎn)物降至0，菌體濃度增加，說明較高較高的補(bǔ)糖量可引起菌株的過度繁殖，抑制產(chǎn)物的生物合成活性；補(bǔ)糖量較少，產(chǎn)量較低，是由于生成的菌體量較少，總發(fā)酵水平較低。案例7：不同補(bǔ)糖速率對(duì)L-纈氨酸發(fā)酵的影響初糖濃度為80g/L，發(fā)酵30h后，分別以10g/L·h、25g/L·h、40g/L·h的補(bǔ)糖速度進(jìn)行，結(jié)果如下：補(bǔ)糖速度(g/L·h)L-纈氨酸（g/L）菌體濃度（g/L）對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)化率（%）1050.4216.333.612552.2317.134.824049.3316.832.89補(bǔ)料方式可分為：連續(xù)流加不連續(xù)流加(少量多次、大量少次)多周期流加連續(xù)流加效果最好，可以避免因一次大量加入引起環(huán)境突然改變給菌體代謝帶來的影響。連續(xù)流加又可分為：快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加。三、補(bǔ)料方式的選擇1、不連續(xù)流加情況案例8：不同補(bǔ)糖方式對(duì)普那霉素發(fā)酵生產(chǎn)的影響初糖濃度40g/L，控制補(bǔ)糖總量20g/L：實(shí)驗(yàn)1-5表示在不同時(shí)間一次性補(bǔ)入20g/L葡萄糖實(shí)驗(yàn)6表示在30h、36h，42h、48h，分四次，每次補(bǔ)入5g/L葡萄糖實(shí)驗(yàn)7表示在36h、42h，分兩次，每次補(bǔ)入10g/L葡萄糖結(jié)論：少量多次補(bǔ)料比一次性加入更有利于提高基質(zhì)的利用率，提高代謝產(chǎn)量。選擇不同菌體生長(zhǎng)階段即不同時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)料，對(duì)發(fā)酵結(jié)果有較大影響。RRC：殘余還原糖濃度；P：普那霉素產(chǎn)量；Yp/X：mg普那霉素/g菌體；Yp/s：mg普那霉素/g葡萄糖2、連續(xù)流加的情況案例9：補(bǔ)料方式對(duì)酵母菌生產(chǎn)谷胱甘肽的影響◆恒速流加補(bǔ)料分批培養(yǎng)◆指數(shù)流加補(bǔ)料分批培養(yǎng)◆恒pH補(bǔ)料分批培養(yǎng)模式培養(yǎng)條件：培養(yǎng)12h后，流加40g/L的葡萄糖溶液，至60h流加結(jié)束，72h培養(yǎng)結(jié)束恒速流加培養(yǎng)在培養(yǎng)過程中以恒定的流速加入葡萄糖與分批發(fā)酵相比，解除了底物抑制——葡萄糖阻遏效應(yīng)，結(jié)果延長(zhǎng)了菌體的生長(zhǎng)周期，增加了菌體濃度和GSH（谷胱甘肽）產(chǎn)量指數(shù)流加補(bǔ)料方式理由：指數(shù)流加方式可克服恒速流加的缺點(diǎn)。恒pH補(bǔ)料分批培養(yǎng)模式根據(jù)培養(yǎng)基pH的變化流加40g/L的葡萄糖。培養(yǎng)模式最大細(xì)胞干重（g/l）達(dá)到最大細(xì)胞干重時(shí)間（h）GSH含量（mg/g）GSH總量（mg/l）分批培養(yǎng)恒速流加指數(shù)流加恒PH流加10.9715.8835.9622.353260606029.4840.1918.8843.75323.39638.2678.9977.8酵母菌發(fā)酵的四種培養(yǎng)模式比較●分批培養(yǎng)由于沒有進(jìn)行補(bǔ)料，到發(fā)酵后期由于碳源不夠，使得酵母菌的細(xì)胞干重和GSH總量都比較低?！窈闼倭骷臃绞礁纳屏税l(fā)酵后期的營(yíng)養(yǎng)條件，使得細(xì)胞干重和GSH總量均有所增加，但由于在整個(gè)培養(yǎng)過程中采用恒定的補(bǔ)料速度，導(dǎo)致前期葡萄糖過量，而后期葡萄糖量又不足，因此，限制了細(xì)胞干重和GSH總量的增加。●指數(shù)流加方式是基于微生物指數(shù)生長(zhǎng)理論而發(fā)展起來的一種方法，在發(fā)酵的前期，微生物的數(shù)量較少，因而補(bǔ)料的數(shù)量也比較少，隨著微生物數(shù)量的指數(shù)增加，補(bǔ)料也按指數(shù)方式增加，但發(fā)酵后期為酵母生成GSH的重要階段，大量的補(bǔ)糖適合酵母菌的生長(zhǎng)，而并不適合GSH的合成?！窈鉷H補(bǔ)料分批培養(yǎng)則是根據(jù)發(fā)酵液pH的下降與升高來控制葡萄糖的補(bǔ)料，當(dāng)調(diào)整至合適的pH時(shí)，可確保發(fā)酵液中的葡萄糖含量始終保持在較低的水平，因而可獲得較高的GSH總產(chǎn)量。小結(jié)1、補(bǔ)料分批發(fā)酵補(bǔ)充的內(nèi)容2、補(bǔ)糖時(shí)間的確定3、補(bǔ)糖量的選擇4、補(bǔ)糖方式的選擇分批發(fā)酵培養(yǎng)一、分批發(fā)酵的概念什么是分批發(fā)酵？概念：培養(yǎng)基中接入菌種以后，除了空氣的通入和尾氣的排除、pH調(diào)解液的加入，沒有其他物料的加入和取出。特征：整個(gè)過程中菌的濃度、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，是一個(gè)不穩(wěn)定的過程。二、分批發(fā)酵的操作工藝1、生產(chǎn)過程2、主要設(shè)備需要的設(shè)備包括配料罐、種子罐、主發(fā)酵罐、空氣壓縮機(jī)、空氣過濾器、連消裝置三、分批發(fā)酵菌體的生長(zhǎng)規(guī)律（一）典型生長(zhǎng)規(guī)律生長(zhǎng)曲線ⅢⅣⅤ遲滯期對(duì)數(shù)期減速期穩(wěn)定期死亡期1、延遲期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率接近零、分裂遲緩、代謝活躍思考：為什么會(huì)出現(xiàn)延遲期？適應(yīng)新的培養(yǎng)基或培養(yǎng)條件細(xì)胞合成新的成分，如酶；輔酶、激活劑等的減少020301培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，延遲期短發(fā)酵培養(yǎng)基與種子培養(yǎng)基成分越接近，延遲期越短種齡種子活力旺盛，延遲期短穩(wěn)定期或衰亡其的種子，延遲期長(zhǎng)接種量接種量大，延遲期短接種量下，延遲期長(zhǎng)影響延遲期長(zhǎng)短的因素2、對(duì)數(shù)期特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率最快，細(xì)胞濃度隨時(shí)間呈指數(shù)增長(zhǎng)培養(yǎng)液中細(xì)胞濃度越大，細(xì)胞濃度的增長(zhǎng)速率也越大3、減速期特點(diǎn)：細(xì)胞生長(zhǎng)速率下降，低于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，細(xì)胞總量仍增長(zhǎng)。Monod方程：其中，S——限制性基質(zhì)濃度,mol/m3Ks——飽和常數(shù)，mol/m34、穩(wěn)定期由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡或有害物質(zhì)的大量積累，細(xì)胞濃度不再增加，此階段稱為穩(wěn)定期。特點(diǎn)：活細(xì)胞總數(shù)維持不變，細(xì)胞濃度最大5、衰亡期由于環(huán)境惡化，細(xì)胞開始死亡，活細(xì)胞濃度不斷下降，這一階段稱為衰亡期。四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況1、發(fā)酵前期碳氮源的分解代謝01細(xì)胞物質(zhì)的合成代謝02溶氧水平不斷下降03與產(chǎn)物合成有關(guān)的酶形成04四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況2、產(chǎn)物合成階段碳氮源的分解代謝01產(chǎn)物的合成代謝02注意：控制合適的基質(zhì)濃度濃度過低——菌體衰老，產(chǎn)物合成能力下降濃度過高——菌體生長(zhǎng)旺盛，影響產(chǎn)物合成四、分批發(fā)酵過程中的代謝情況3、菌體自溶階段菌體衰老、自溶01產(chǎn)物合成能力衰退02氨基氮增加，pH上升03五、分批發(fā)酵的優(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)過程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握01缺點(diǎn)產(chǎn)率低，不適于測(cè)定動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)02分批發(fā)酵過程中菌體生長(zhǎng)規(guī)律分批發(fā)酵的基本工藝流程分批發(fā)酵過程中的代謝變化小結(jié)縮短延遲期的方法連續(xù)培養(yǎng)一、連續(xù)培養(yǎng)的概念什么是連續(xù)發(fā)酵？概念：發(fā)酵過程中一邊補(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。特征：達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，整個(gè)過程中菌的濃度，產(chǎn)物濃度，限制性基質(zhì)濃度都是恒定的。從分批培養(yǎng)過渡到連續(xù)培養(yǎng)X-菌體濃度；S-限制性基質(zhì)濃度；t-時(shí)間稀釋率D=F/V(h-1)

F—流量（m3/h）

V—培養(yǎng)液體積（m3）（單級(jí)連續(xù)發(fā)酵重要特征）

μ和D的關(guān)系？（細(xì)胞的物料衡算）發(fā)酵罐流入的細(xì)胞x0流出的細(xì)胞xFF培養(yǎng)液體積V積累的細(xì)胞（凈增量）=流入的細(xì)胞-流出的細(xì)胞+生長(zhǎng)的細(xì)胞-死亡的細(xì)胞D=F/Vμ=dx/dtA.穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，此時(shí)μ=D（單級(jí)連續(xù)發(fā)酵重要特征）B.不穩(wěn)定時(shí)，當(dāng)μ>D，二、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用1、細(xì)胞生理特性的研究分批培養(yǎng)中，細(xì)胞比生長(zhǎng)速率難以控制，而連續(xù)培養(yǎng)中，細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率可以通過改變稀釋率來控制，因而在連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)下，可以研究細(xì)胞在不同生長(zhǎng)速率下的生理特性。確定最佳培養(yǎng)條件富集、選育特殊性狀的菌種2、富集選育特殊性狀的菌種連續(xù)培養(yǎng)可使具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的細(xì)胞逐步富集，而生長(zhǎng)無競(jìng)爭(zhēng)力的細(xì)胞逐步被淘汰，維持一定選擇壓力可選育具有一定代謝特性的菌株。例1：耐乙酸大腸桿菌的選育以甘油為限制性底物，在0.05h-1的低稀釋率下連續(xù)培養(yǎng)126d，篩選出E.coliMG1655的自然突變株，突變株在生長(zhǎng)和產(chǎn)乙酸等性能上都有改善。還有人以乙酸為限制性底物，在葡萄糖和乙酸同時(shí)存在時(shí)，連續(xù)培養(yǎng)富集篩選到大腸桿菌耐乙酸突變株。例2：高溫/低溫菌的篩選例3：產(chǎn)芽孢能力差的菌種篩選3、連續(xù)培養(yǎng)與產(chǎn)物的形成連續(xù)培養(yǎng)菌體的生產(chǎn)率高于分批培養(yǎng)，工業(yè)上生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白通常采用連續(xù)培養(yǎng)，如英國(guó)ICI公司用容積1500m3

的巨型發(fā)酵罐生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，年產(chǎn)量可達(dá)7萬噸。缺點(diǎn)染菌機(jī)會(huì)增大菌種退化優(yōu)點(diǎn)控制稀釋速率可以使發(fā)酵過程最優(yōu)化發(fā)酵周期長(zhǎng)，得到高產(chǎn)量易于進(jìn)行微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究反應(yīng)器的利用率和生產(chǎn)效率較高連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)小結(jié)1、連續(xù)培養(yǎng)的特點(diǎn)2、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用3、連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)發(fā)酵過程的控制微生物只能利用溶解狀態(tài)下的氧；氧在水、發(fā)酵液的溶解度都很小，飽和濃度下菌的正常呼吸只能維持20～30ｓ；由于微生物不斷消耗發(fā)酵液中的氧，而氧的溶解度又很低，故必須采取強(qiáng)化供氧。一、相關(guān)參數(shù)的含義1、攝氧率γ（耗氧速率）：?jiǎn)挝惑w積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)消耗氧的量。2、呼吸強(qiáng)度QO2（比耗氧速率）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量干菌體在單位時(shí)間內(nèi)的消耗氧的量。3、CL：發(fā)酵液中的溶氧濃度。4、OTR：氧的傳遞速率，單位為kmol·m－3·h－1，反映發(fā)酵中設(shè)施供氧的能力或者狀態(tài)。5、KLa：體積溶氧系數(shù)，單位為h-1。二、溶氧對(duì)發(fā)酵的影響（一）溶解氧對(duì)生長(zhǎng)的影響臨界氧濃度（CCr）：指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度。當(dāng)時(shí),呼吸不受抑制當(dāng)時(shí),呼吸受抑制對(duì)生長(zhǎng)應(yīng)滿足

，但并不是越高越好1、Ccr大小與微生物種類不同有關(guān)不同微生物的臨界氧濃度菌種溫度（℃）

Ccr（mg/L）大腸桿菌37.80.26酵母菌34.80.15產(chǎn)黃青霉240.7表明青霉菌攝氧率高，發(fā)酵時(shí)空氣通氣量大。2、同一微生物生長(zhǎng)不同階段Ccr不同如幼齡菌大于老齡菌另外一般生產(chǎn)菌都是：生長(zhǎng)期大于合成期的臨界氧濃度。谷氨酸生產(chǎn)菌在種子培養(yǎng)7ｈ的耗氧速率為13mmol/(L.h)發(fā)酵13ｈ的耗氧速率為50mmol/(L.h)發(fā)酵18ｈ的耗氧速率為51mmol/(L.h)。例如：（二）溶解氧對(duì)產(chǎn)物合成的影響最適氧濃度（Cm）：溶氧濃度對(duì)產(chǎn)物合成有一個(gè)最適范圍，CL過高或過低，對(duì)合成都不利。如：卷須霉素發(fā)酵12~70h之間，維持CL在10%比在0或45%的產(chǎn)量要高。CCr與Cm比較：通常Cm與CCr不一致對(duì)于某些菌株Ccr>Cm，如卷須霉素:而有些菌株Ccr<Cm，如頭孢菌素C：一般來說，生長(zhǎng)階段要求CL>CCr，生產(chǎn)階段滿足CL≥Cm。

Cm

8%Ccr13~23%Ccr

5%Cm

10~20%谷氨酸：當(dāng)溶解氧濃度＜生長(zhǎng)臨界氧濃度，氨基酸產(chǎn)量下降亮氨酸：最佳合成氧濃度≈0.55生長(zhǎng)臨界氧濃度纈氨酸：最佳合成氧濃度≈0.60生長(zhǎng)臨界氧濃度苯丙氨酸：最佳合成氧濃度≈0.85生長(zhǎng)臨界氧濃度例如：為避免發(fā)酵處于限氧條件下，需考查臨界氧濃度和最適氧濃度，并使發(fā)酵過程保持在最適濃度。最適溶氧濃度的大小與菌體和產(chǎn)物合成代謝的特性有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)確定。1、青霉素發(fā)酵舉例：臨界氧濃度在5～10mmol/L之間，低于此值就會(huì)對(duì)青霉素合成帶來?yè)p失，時(shí)間愈長(zhǎng)，損失愈大。2、金霉素發(fā)酵生長(zhǎng)期短時(shí)間停止通風(fēng)，金霉素產(chǎn)量降低。原因：（1）影響生產(chǎn)期的糖代謝，由ＨＭＰ途徑轉(zhuǎn)向ＥＭＰ途徑，使金霉素合成的產(chǎn)量減少。（2）金霉素分子Ｃ６上的氧直接來源于溶解氧。三、發(fā)酵過程溶解氧的變化發(fā)酵前期，溶氧較高。發(fā)酵中后期，對(duì)于分批發(fā)酵來說，溶氧變化比較小。在生產(chǎn)后期，溶氧也會(huì)逐步上升，一旦菌體自溶，溶氧更會(huì)明顯上升。四、發(fā)酵過程中控制溶氧的作用1、染菌導(dǎo)致溶氧異常污染好氣性雜菌，溶解氧會(huì)較短時(shí)間內(nèi)跌到零附近，跌零后長(zhǎng)時(shí)間不回升。污染厭氣性雜菌，溶解氧升高污染噬菌體，生產(chǎn)菌尚未裂解前，呼吸已受到抑制，溶氧有可能上升，至菌體破裂后，完全失去呼吸能力，溶氧直線上升。（一）發(fā)酵異常指標(biāo)2、菌體代謝發(fā)生異常，需氧量改變，溶氧上升或下降3、設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，如：a攪拌功率消耗變小或攪拌速度變慢；b消泡劑因自動(dòng)加油器失靈或人為加入量太多；c停止攪拌、悶罐（罐排氣封閉）等。（二）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。（三）代謝方向控制指標(biāo)測(cè)量溶解氧可以確定CCr、Cm值通過溶氧測(cè)量可以掌握由好氣轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)機(jī)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。生長(zhǎng)階段：CL＞CCr

即可生產(chǎn)階段：CL≈CM即可過高的溶氧水平對(duì)菌體代謝有不可逆的抑制作用五、溶氧控制原則及方法（一）溶解氧控制的一般原則（二）溶氧控制補(bǔ)料的原則補(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(zhǎng)代謝，更多的糖用于產(chǎn)物合成?？刂圃瓌t發(fā)酵過程中，糖量增加導(dǎo)致溶氧濃度下降，

糖量下降導(dǎo)致溶氧濃度上升，補(bǔ)糖使CL下降，而CL回升的快慢取決于供氧效率。對(duì)于具體發(fā)酵工藝，存在一個(gè)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)料速率控制方法提高氧分壓（氧分含量），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；增加通氣速率：注意上限，避免引起“過載”、泡沫；提高罐壓：同時(shí)會(huì)增加CO2的溶解度，引起pH改變，可能會(huì)影響菌的代謝；改變發(fā)酵液理化性質(zhì)如，加消泡劑，補(bǔ)加無菌水，改變培養(yǎng)基成分，從而改變氧的傳遞效率改變溫度。

供氧方面：（三）溶解氧控制的工藝方法從供氧、需氧兩方面考慮限制性基質(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→控制溶解氧耗氧方面小結(jié)1、溶氧對(duì)發(fā)酵的影響2、正常發(fā)酵過程中溶氧變化的規(guī)律3、發(fā)酵過程中檢測(cè)溶氧的作用4、控制溶氧的原則與方法發(fā)酵過程的控制發(fā)酵過程控制發(fā)酵的類型發(fā)酵染菌及處理菌種選育成品滅菌培養(yǎng)基的優(yōu)化種子培養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)物分離純化一、發(fā)酵過程引起溫度變化的原因——發(fā)酵熱1、發(fā)酵熱的概念發(fā)酵熱是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量，是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射發(fā)酵熱大，溫度上升快，發(fā)酵熱小，溫度上升慢生物熱Q生物發(fā)酵過程中，菌體不斷分解利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生能量，其中一部分合成高能化合物（如