基質(zhì)及菌體濃的控制

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2基質(zhì)的作用基質(zhì)是指用于微生物培養(yǎng)的營養(yǎng)物質(zhì)，它們是微生物生長的物質(zhì)基礎，關(guān)系到微生物生理代謝的調(diào)控，影響著發(fā)酵產(chǎn)物的合成?；|(zhì)的濃度決定微生物生長的速度和濃度，必須有效地控制抗生素發(fā)酵中基質(zhì)和菌體的濃度，以便獲得優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)物。第2頁/共13頁Page

3菌體濃度菌體是進行抗生素生物合成最基本的元素，其濃度不僅反映菌體細胞的多少，也反映菌體細胞生理特性和能力。菌體濃度的大小與與菌體生長速率密切相關(guān)，因此，常用單位時間菌體的增長率來反映發(fā)酵過程中菌體的生長情況。第3頁/共13頁Page

4菌體濃度對發(fā)酵的影響在適當?shù)谋壬L速率下，發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率與菌體濃度成正比，菌體濃度越大產(chǎn)量越高。但是菌體濃度過高會使營養(yǎng)物質(zhì)耗盡，有毒物質(zhì)積累過剩，可能會使次級代謝向初級代謝逆轉(zhuǎn)。同時，過高的菌體濃度勢必影響發(fā)酵液的流變學性質(zhì)和溶氧水平，這些均對發(fā)酵產(chǎn)物的形成產(chǎn)生不利影響。因此，發(fā)酵過程控制合適的菌體濃度是很必要的。第4頁/共13頁Page

5直接決定間接影響菌體濃度發(fā)酵液溶氧水平發(fā)酵液黏稠度第5頁/共13頁Page

6影響菌體濃度的因素及測定方法菌體濃度在一定培養(yǎng)條件下主要受基質(zhì)濃度的影響。菌絲濃度可以根據(jù)離心后菌絲沉淀所占發(fā)酵液的比例、單位體積發(fā)酵液中的菌絲干重或菌體中DNA含量等數(shù)據(jù)進行測定。第6頁/共13頁Page

7影響菌體濃度的三大要素碳源的種類和濃度單擊此處添加段落文字內(nèi)容氮源的種類和濃度123磷酸鹽的種類和濃度第7頁/共13頁Page

8影響菌體濃度因素的作用快速利用的碳、氮源和適度的磷酸鹽濃度能促進菌體的生長，但其分解代謝產(chǎn)物有可能造成對產(chǎn)物合成的阻遏。緩慢利用的碳、氮源有利于產(chǎn)物的合成。因此，在發(fā)酵培養(yǎng)基中適當安排快速利用和緩慢利用碳、氮源的種類及比例，對控制菌體的濃度、延長產(chǎn)物合成期具有重要意義。為了調(diào)節(jié)控制菌體濃度和防止菌體老化，通常在發(fā)酵過程中盡量采用補料工藝。第8頁/共13頁Page

9補料工藝及其作用在發(fā)酵過程中根據(jù)需要添加營養(yǎng)物質(zhì)的操作，稱為補料工藝。采用補料工藝可以降低原始培養(yǎng)基中基質(zhì)的濃度，有效地控制適當?shù)木w濃度，解除或部分緩解分解代謝產(chǎn)物對生物合成的阻遏，防止過多有毒物質(zhì)的積累，改善發(fā)酵液流變性和氧傳遞效率，延長產(chǎn)物合成時間。第9頁/共13頁Page

10補料操作補料的方式可分為一次性補料、分批式補料和連續(xù)式流加補料。根據(jù)培養(yǎng)基成分，補料可分為單成分補料或多成分補料。補料的時間可選擇在菌體生長基本完成，其合成產(chǎn)物的比產(chǎn)率達最高值時進行。第10頁/共13頁Page

11一般可以溶氧、pH、糖或氮消耗量、菌體呼吸商、CO2排出率作為指標，控制菌體的比生長率，使產(chǎn)物的比產(chǎn)率保持高最值。通過控制生長限制營養(yǎng)的流加，維持恒定的菌體濃度，可以使菌體盡可能保持在抗生素合成期，以延長發(fā)酵周期、有效地提