第4章发酵培养技术(免费阅读).pptVIP

放掉发酵液的同时也丢失了未利用的养分和处于生产旺盛期的菌体； 定期补充和带放使发酵液稀释，送去提炼的发酵液体积更大； 发酵液被稀释后可能产生更多的代谢有害物，最终限制发酵产物的合成； 一些经代谢产生的前体可能丢失； 有利于非产生菌突变株的生长。 3. 缺点 4.4 连续发酵 1. 概念 连续培养是发酵过程中一边补入新鲜的料液，一边以相同的流速放料，维持发酵液原来的体积。 2. 种类 恒化器 反馈恒化器 多级连续发酵 细胞循环连续发酵 继续 稀释速率： D=F/V 在稳态条件下，dX/dt=0，上式变为： 因此，在稳态下可通过控制补料速率来控制比生长速率。这是恒化器的最重要的特性之一。 稳态时放掉发酵液中的细胞量等于生成细胞量 恒化器 返回 是一种通过调节补料速率来保持生长参数为一恒定值的连续发酵。稀释率和比生长速率便得到相应的调节。包括细胞密度(混浊度)、pH、溶解氧、排气中的CO2、营养和产物浓度等。 反馈恒化器 返回 即在培养液排出时将细胞截留然后再将其返回罐内。细胞截留方法有过滤、沉淀、离心和固定化等。也可分为外部循环和内部循环两种。其中最常见的是膜分离技术与发酵的耦合。 细胞循环连续发酵 其主要优点是： 可充分利用仍旺盛的菌体细胞； 降低产物的浓度，消除其反馈抑制作用； 降低代谢副产物的浓度，消除其对细胞和代谢的毒性作用。 返回 是在恒化器中增加罐的个数的一种连续发酵。其优点是可在不同级的罐内可控制不同的条件，以满足不同时期的菌种的代谢活动要求。在多种碳源的利用和次生代谢产物的生产中其优点更加明显。 多级连续发酵 发酵培养技术有哪些？各种技术的特点是什么？ 分批培养过程微生物细胞生长经历了哪几个阶段？各自的特点是什么？ 分批发酵中产物的形成从动力学角度有几种类型？各自的特点是什么？ 名词解析：比生长速率、基质比消耗速率、产物比生成速率、对基质的细胞得率系数、对基质的产物得率系数、基质消耗速率方程、Luedeking-Piret方程。 思 考 题 第4章 发酵培养技术 固体发酵 液体发酵 厌氧发酵 耗氧发酵 发酵 按培养基的形式 按微生物对氧的需求 分批发酵 补料分批发酵 半连续发酵 连续发酵 发酵培养技术 恒化器 反馈恒化器 多级连续发酵 细胞循环连续发酵 4.1 分批发酵 分批发酵是指在一封闭培养系统中含有初始限制量的基质的发酵方式。即种子接种到培养基中后，除了气体流通外发酵液始终留在发酵罐中，直至发酵结束。 图3-1 分批培养的典型生长曲线 停滞期 加速期 对数期 减速期 平衡期 死亡期 分批发酵过程 一、停滞期 即刚接种后的一段时间内，因菌种对新的生长环境有一适应过程，细胞数目和菌量不变的过程。 其长短主要取决于种子的活性、接种量、培养基的可利用性和浓度。一般种子采用对数生长期且达到一定浓度的培养物，该种子能耐含高渗化合物和低CO2分压的培养基。 工业生产从发酵产率和发酵指数以及避免染菌考虑，应尽量缩短适应期。这可通过使用合适的种子和提高接种量来达到。 二、加速期 通常很短，比生长速率可在短时间内从最小升到最大值。 三、对数期 当细胞已完全适应其周围环境后，便进入恒定的对数或指数生长期 比生长速率达最大，且为一常数，可用?m表示。 可用下式表示： 另外，处于对数期的细胞的形态、大小和生理特征比较一致，细胞内蛋白质、核酸等大分子组成保持不变，新陈代谢旺盛。 对数生长期的长短主要取决于培养基，包括溶氧的可利用性和有害代谢产物的积累。对数期越长，最后获得的活菌数就越多，因此，生产上通常应尽可能地延长对数生长期。 四、减速期 随着养分的减少，有害代谢物的积累，生长不可能再无限制地继续。这时虽然细胞量仍旧在增加，但其比生长速率不断下降，细胞在代谢与形态方面逐渐蜕化 。 减速期的长短取决于菌对限制性基质的亲和力(Ks)，亲和力高，即Ks值小，则减速期短。 五、平衡期 实际上是一种生长和死亡的动态平衡，净生长速率等于零，即?＝ ? (?为比死亡速率)。由于此时菌体的次级代谢十分活跃，许多次级代谢产物在此时大量合成，菌的形态也发生较大的变化(如菌体分化，染色变浅，形成空胞等)。 六、死亡期 当养分耗竭，对生长有害代谢物在发酵液中大量积累便进入死亡期。这时。?＞?，生长呈负增长。工业发酵一般不会等到菌体开始自溶时才结束培养。发酵周期的长短不仅取决于前面五期的长短还取决于X0。 七、分批发酵过程产物的形成动力学 产物比生成速率 单位质量菌体细胞在单位时间内所能生成的产物的量 产物形成动力学 生长耦联型 非生长耦联型 混合生长耦联型 微生物分解基质途径的直接产物和某些酶类，如酒精、黑曲霉葡萄糖氧化酶和根霉脂肪酶，其产物浓度与菌体生长随时间的变化呈平行关系 产物