微生物工程第5章发酵过程及控制.pptxVIP

;一、种子制备工艺及质量控制 二、发酵过程中的代谢变化及规律 三、基质浓度变化及控制 四、温度对发酵的影响及控制 五、溶解氧对发酵的影响及控制 六、pH对发酵的影响及控制 七、CO2对发酵的影响 八、泡沫的形成及控制 九、染菌分析及控制;一、种子制备工艺及质量控制; 菌种是发酵的关键，从一个保存的菌种，到生产上使用的种子，如果按几十～几百吨的发酵规模，10％的种子量（接种量）计，需要几吨～几十吨的种子。;（一）、作为种子的要求： 1、细胞的生活力强，移种至发酵罐后能迅速生长 2、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求 3、无杂菌污染 4、生理形状稳定、保持稳定的生产能力;（二）、种子制备的工艺流程及对发酵的影响 1、工艺流程;2、接种时间（种龄）和接种量 接种时间：对数生长期，菌体量还未达最高峰。;接种量：决定于生产菌种在发酵罐??的繁殖速度。 谷氨酸棒状杆菌：1％ 大多数抗生素发酵：5～10% 个别的发酵：20～25％ 接种量过小，除延长发酵周期外，往往还引起其它不正常情况。 接种量过高，会使菌体生长过快，培养液粘度过高，造成供氧不足。 ;;3、种子质量检查与判断 ①检查pH ②检查培养基灭菌后糖、氮、磷等的含量 ③检查菌丝的形态、浓度、种子液外观等 ④无菌检查 ⑤稳定性检查 ⑥其它参数检查： 某种酶的活性 产物量等;（三）、影响种子质量的因素： 1、原材料质量 2、培养温度、湿度、时间等 3、种子罐通气量 4、冷藏时间 5、传代次数;二、发酵过程中的代谢变化及规律;与代谢有关的参数： 1、物理参数 ⑴、温度 ⑵、罐压 ⑶、搅拌速度 ⑷、空气流量 ⑸、表观粘度 ⑹、发酵液重量;与代谢有关的参数： 2、化学参数 ⑴、基质浓度 ⑵、pH ⑶、产物浓度 ⑷、DNA量 ⑸、关键酶 ⑹、溶解氧 ⑺、排气中的氧含量 ⑻、排气中的CO2含量;与代谢有关的参数： 3、生物参数 ⑴、菌丝形态 ⑵、菌丝干重或湿重 ⑶、菌体比生长速率 ⑷、氧的比消耗速率 ⑸、糖的比消耗速率 ⑹、氮的比消耗速率 ⑺、产物的比生产速率;;三、基质浓度变化及控制;（一）、碳源浓度变化及控制 碳源物质是发酵过程中菌体生长和产物合成的能量和碳素的来源。 在发酵的前期，碳源物质主要用于生长，消耗较快，在发酵后期，碳源物质主要用于产物合成，消耗速度放缓。 快速利用的碳源物质：对生长有利，对次级代谢产物的形成有抑制作用。 缓慢利用的碳源物质：对延长产物的合成是有利的，尤其是次级代谢产物。;; 到发酵的中后期，发酵液中的残糖基本耗尽，影响产物的合成。 如果采用丰富碳源的培养基，又会产生其它的问题; 如培养基浓度过高，影响通气搅拌，过高的碳源浓度也抑制菌体的生长。 解决的方法是采取“中间补料” 补糖的方法： 连续滴加补糖 小量多次间歇补糖 大量少次补糖; “中间补料”可以延长产物的产生时间，推迟菌体的自溶时间，增加了发酵液的体积，而使发酵单位大幅度上升。;（二）、氮源浓度变化及控制 氮源物质主要用于菌体中蛋白质、核酸等含氮物质的合成，有些发酵产物中含有氮。 发酵前期，氮源物质随菌体浓度的急剧增加而迅速减少，发酵中期，氮源（氨基氮）的下降速度比较缓慢，发酵后期，由于菌体自溶，氨基氮会回升。 氮源物质往往抑制次级产物的合成。 ; 快速利用的氮源物质：如氨水、铵盐促进菌体生长。 缓慢利用的氮源物质：有利于延长产物的合成期。 一般情况下，发酵培养基中同时含快速利用的氮源和缓慢利用的氮源物质。 如果氮源物质投料多，会造成菌体生长快，但菌体衰老也快。 解决方法：“中间补料”。;四、温度对发酵的影响及控制;（一）、温度对微生物和发酵的影响 1、不同的菌、不同的发酵对温度的要求不一样。 2、菌体生长的最适温度与产物形成的最适温度往往不一致。 3、菌种在不同的生长期对温度的敏感性不同。 4、温度归根结底是影响酶的活力。;? ;（二）、温度在发酵中的变化规律 图生物热的变化规律;（三）、温度的控制 依靠夹层或蛇管控制。 目前许多发酵罐都采用自动化控制。;五、溶解氧对发酵的影响及控制;溶解氧：溶解于液体（发酵液）中的氧。 氧难溶于水，在25℃，1atm下，氧在水中的溶解度为0.26m mol/升， 临界溶解氧浓度：满足微生物呼吸的最低限度的溶解氧浓度。 一般好气性微生物约