发酵过程工艺控制培养基和溶氧.pptVIP

4细胞的耗氧速率与培养时间及细胞浓度有关Qo2干重PH疣孢漆斑霉在分批培养时比耗氧速率的变化Qo2干重r=Qo2·Xr请问耗氧速率和比耗氧速率(Qo2)在细胞培养的哪一阶段达到最高值？第25页，共49页，星期日，2025年，2月5日5培养条件（如pH、温度等）对细胞的需氧要求也有影响，一些有害代谢产物的积累，也会抑制细胞的呼吸。何谓氧的满足度？问题1举例说说各种氨基酸的生产与最佳溶氧浓度的关系？为什么？问题2举例说说微生物的次级代谢产物的生产也与临界溶氧浓度有关？问题3第26页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、培养过程中氧的传质理论1、氧从气泡到细胞的传递过程对于大多数微生物细胞的培养过程，细胞分散在培养液中，只能利用溶解氧，供氧都是在培养液中通往空气来进行。氧从空气泡传递到细胞内要克服一系列阻力，首先氧须从气相溶解于培养基中，然后传递到细胞内的呼吸酶位置上被利用。第27页，共49页，星期日，2025年，2月5日213456789气液界面气泡液膜液相主体固液界面细胞团液膜细胞膜细胞生物反应氧从气泡到细胞的传递过程示意图二、培养过程中氧的传质理论1、氧从气泡到细胞的传递过程第28页，共49页，星期日，2025年，2月5日213456789气液界面气泡液膜液相主体固液界面细胞团液膜细胞膜细胞生物反应氧从气泡到细胞的传递过程示意图氧从空气泡传递到细胞的过程中需要克服哪几种阻力？p206问题1氧的整个传递过程可分为供氧和耗氧两个方面，请分别指出这两个过程的传氧路线？问题2第29页，共49页，星期日，2025年，2月5日2、氧的传递速率总方程式OTR=KLα（c*-cL）式中：OTR---单位体积培养液中的传氧速率(mol/m3·s)；KL---以浓度差为推动力的总传质系数（m/s)α–比表面积（m2/m3)KLα---以浓度差为推动力的体积传递系数,(s-1）；cL---溶液中氧的实际浓度（mol/m3）；c*---与气相中氧分压p平衡时溶液中氧浓度,(mol/m3）。第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、培养过程中氧的传质理论3、气体溶解过程的双膜理论氧首先由气相扩散到气液两相接触界面,再进入液相,界面的一侧是气膜,另一侧是液膜,氧从气相扩散到液相必须穿过这两层膜。氧从空气主流扩散到气液界面的推动力是空气中氧的分压力与界面处氧分压之差，氧穿过界面溶于液体，继续扩散到液体中的推动力是界面处氧的浓度与液体中氧浓度之差。（P207）第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日三、溶解氧的测定方法1、化学法化学法的优点是测定比较准确，能直接得到氧的浓度，往往是其他测定方法的基础，也常用于衡量其他方法的准确性。2、极谱法3、复膜氧电极法4、压力法复膜氧电极测定的是氧的分压第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日四、氧传递系数（KLa）的测定1、亚硫酸盐氧化法2、取样极谱法3、物料衡算法4、动态法5、排气法6、复膜电极法第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日五、影响氧传递速率的主要因素根据气液传递速率方程：OTR=KLα（c*-cL）凡是影响推动力c*-cL、比表面积α和传递系数的因素都会影响氧传递速率。1、溶液的性质对氧的溶解度的影响随温度的升高而降低与酸的种类及浓度有关电解质溶液氧的溶解度降低（为什么）第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日要提高氧在溶液中的溶解度的方法有多种，其中最简单的方法是增加罐压。但是要注意的是增加罐压虽然提高了氧的分压，从而增加了氧的溶解度，但其他气体成分（如CO2）分压也相应增加，且由于CO2的溶解度比氧大得多，因此不利于液相中CO2的排出，而影响了细胞的生长和产物的代谢，所以增加罐压是有一定限度的。另一种方法是增加空气中氧的含量，进行富氧通气操作。即通过深冷分离法、吸附分离法及膜分离法制得富氧空气，然后通入培养液。目前由于这三种分离方法的成本都较高，富氧通气还处于研究阶段。提高氧在溶液中的溶解度的最直接方法方法有哪些？问题第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日