第六章第二节-发酵条件和过程控制.ppt

放罐指标 产物浓度 氨基氮 菌体形态 pH值 DO值 培养液外观和粘度 过滤速度 就像养生，我们知道吃什么，如何锻炼身体是最有益的，是因为我们知道哪种食物，药物是通过什么途径发挥作用的。而我们的教材呢，以发酵产物为划分依据，分别介绍一下微生物的发酵机理。 检验学院 第六章 发酵条件及过程控制 吉林医药学院 董 媛 控制方式 一般检控系统包括3个部分。 1．测定元件：如温度计、压力表、电流计、pH计直接测定发酵过程的各种参数，并输出相应信号。 2．控制部分：其功能主要是将测定元件测出的各种参数信号与预先确定值进行比较，并且输出信号指令执行元件进行调整控制。 3．执行元件：它接受控制部分的指令开启、或关闭有关阀门、泵、开关等调节控制机构，使有关参数达到预定位置。 《发酵工程》 第六章 发酵条件及过程控制 种类的控制 浓度的控制 碳、氮、无机盐、前体、生长因子 一、营养基质的影响及控制 1.种类的控制 工业中发酵培养基常采用含迅速利用和缓慢利用的混合氮源和混合碳源。 补料内容 能源和碳源； 氮源； 微量元素； 诱导物； 补料控制方法 反馈控制 无反馈控制 补料时机 补糖时机 过早，刺激生长，加速糖利用； 过迟，所需能量跟不上。如谷氨酸发酵在对数生长期的末期补料。 判断：培养基条件，菌种，发酵状况（残糖，pH，菌形态等），在需要时加入； 补料方式 一次性大量 少量多次 连续流加 快速流加 恒速流加 指数流加 变速流加 可与其他组分一起进行多组分补料。 以不引起发酵液成分剧烈波动为前提； 青霉素发酵的补料控制 碳源 葡萄糖：根据发酵液残糖量、pH值，排气中CO2及O2含量控制加糖。一般在残糖降至0.6%左右、pH上升时开始加糖。 氮源 硫酸铵、氨水或尿素，使氨氮控制在0.05%。 前体 发酵的合适阶段添加，使其浓度维持在一定范围。 第二节 温度对发酵过程的影响 影响发酵温度变化的因素 温度对微生物生长和发酵的影响 最适温度的选择和温度的控制 温度控制措施： 大罐：在夹套或蛇管内通入冷却水。 小罐：控制冷却水水温。 发酵热 = 生物热 + 搅拌热 - 蒸发热± 辐射热 2、温度对发酵的影响 影响各种酶反应的速率和蛋白质的性质； 通过改变发酵液的物理性质，间接影响微生物的生物合成； 会影响生物合成方向； 对同一微生物，细胞生长和产物合成的最适温度往往不同。 金色链霉菌：可同时产生金霉素和四环素。 低于30℃：金霉素合成能力强； 温度升高：四环素合成比例提高； 高于35℃：只产生四环素。 青霉素产生菌： 生长最适温度：30 ℃ ； 青霉素合成最适温度：25 ℃ 。 温度的控制——变温培养 接种后培养温度应适当提高，以利孢子萌发或加快菌体生长、繁殖。 待发酵液的温度表现为上升时，发酵液温度应控制在菌体最适生长温度。 主发酵旺盛阶段，温度应控制在代谢产物合成的最适温度。 发酵后期，温度出现下降趋势，直至发酵成熟即可放罐。 第三节 pH的影响及其控制 一、 pH值对发酵过程的影响 二、发酵对pH的影响 三、最适pH的选择 四、发酵过程中pH的调节与控制 一、pH对发酵的影响 影响菌体原生质膜电荷的改变，引起膜对离子的渗透作用，影响了营养物的吸收和代谢产物的分泌。 影响菌体生长代谢的酶活性 影响代谢产物的合成方向 pH Growth 2-3 pH units 《发酵工程》 第六章 发酵条件及过程控制 引起发酵液中pH下降的常见因素 （1）C/N过高，或中间补糖过多，溶氧不足，致使有机酸积累，pH下降； （2）消泡剂加得过多：脂肪酸增加； （3）生理酸性盐的利用； （4）酸性产物形成：如有机酸发酵。 引起发酵液中pH上升的常见因素 （1）C/N过低（N源过多），氨基氮（NH4＋）释放； （2）中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多； （3）生理碱性盐的利用； （4）碱性产物形成。 四、pH的控制 采用合适的培养基配比 C：N合适 生理酸性物质和生理碱性物质比例合适 添加缓冲物质：碳酸钙和磷酸盐 在发酵过程中直接补加酸或碱 过去流加硫酸或氢氧化钠， 现采用补加氨水、尿素、硫酸铵， 在发酵过程中调节补糖速度控制pH 《发酵工程》 第六章 发酵条件及过程控制 解释： ①添加CaCO3：当用NH4+盐作为氮源时，可在培养基中加入CaCO3，用于中和NH4+被吸收后剩余的酸. ②氨水流加法：氨水可以中和发酵中产生的酸，且NH4+可作为氮源，供给菌体营养.通氨一般是使压缩氨气或工业用氨水(浓度20％左右)，采用少量间歇添加或连续自动流加，可避免一次加入过多造成局