發(fā)酵工程知識講座

關(guān)于發(fā)酵工程知識講座發(fā)酵與我們的生活第2頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵與我們的生活維生素氨基酸干擾素疫苗青霉素第3頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵與我們的生活生物菌肥生物殺蟲劑第4頁,共65頁，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容發(fā)酵工程概論一、發(fā)酵及發(fā)酵工程的概念二、發(fā)酵工程的發(fā)展簡史發(fā)酵工程特點及其類型一、發(fā)酵的特點二、發(fā)酵的生產(chǎn)類型發(fā)酵方法的分類及流程發(fā)酵過程工藝控制一、提供優(yōu)良的菌種二、掌握好移種時機(jī)和接種量第5頁,共65頁，2024年2月25日，星期天主講內(nèi)容三、發(fā)酵過程中的代謝變化及控制四、基質(zhì)濃度變化及控制五、溫度對發(fā)酵的影響及控制六、溶解氧對發(fā)酵的影響及控制七、pH對發(fā)酵的影響及其控制八、CO2對發(fā)酵的影響及其控制九、泡沫對發(fā)酵的影響及其控制十、發(fā)酵終點的判斷及異常發(fā)酵情況的處理第6頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程概論早期的發(fā)酵概念微生物在無氧條件下的代謝過程。英文的發(fā)酵，fermentation一詞來源于拉丁語的“發(fā)泡”，fervere。發(fā)酵概念的發(fā)展利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體或代謝產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵。一、發(fā)酵及發(fā)酵工程的概念第7頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程概論發(fā)酵工程概念：

是指采用工程技術(shù)手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。從廣義上講，由上游工程、中游過程（發(fā)酵工程）、下游過程三部分組成。第8頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程概論上游工程下游工程優(yōu)良菌株的選育保藏、發(fā)酵條件的確定（pH、溫度、溶氧和營養(yǎng)）等產(chǎn)品分離純化（固液分離、細(xì)胞破壁、蛋白質(zhì)純化）、噴霧干燥、產(chǎn)品檢驗、包裝處理等強(qiáng)調(diào)過程優(yōu)化與控制發(fā)酵過程第9頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程概論發(fā)酵工程傳統(tǒng)發(fā)酵工程現(xiàn)代發(fā)酵工程利用微生物的生長和代謝活動來大量生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的過程理論與工程技術(shù)體系。該技術(shù)體系主要包括菌種選育與保藏、菌種擴(kuò)大生產(chǎn)、代謝產(chǎn)物的生物合成與分離純化制備等技術(shù)集成。是將DNA重組及細(xì)胞融合技術(shù)、酶工程技術(shù)、組學(xué)及代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控技術(shù)、過程工程優(yōu)化與放大技術(shù)等新技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)酵工程融合，大大提高傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)水平，拓展傳統(tǒng)發(fā)酵應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品范圍的一種現(xiàn)代工業(yè)生物技術(shù)體系（新一代工業(yè)生物技術(shù)）。強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代生物技術(shù)、控制技術(shù)和裝備技術(shù)在傳統(tǒng)與現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域的集成應(yīng)用。第10頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程概論抗生素、生物制藥、氨基酸、核苷酸、有機(jī)酸、飼料添加劑、微生態(tài)制劑、生物農(nóng)藥、生物肥料等基因工程藥物、細(xì)胞工程藥物、疫苗；替代石油工業(yè)的大宗量的生物基化學(xué)品等，以及傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)升級。傳統(tǒng)生物發(fā)酵現(xiàn)代生物發(fā)酵第11頁,共65頁，2024年2月25日，星期天1900以前天然發(fā)酵階段1900—1940純培養(yǎng)技術(shù)的建立（巴斯德等，人為控制）1940—1950通氣攪拌純培養(yǎng)發(fā)酵技術(shù)的建立（青霉素液體深層培養(yǎng)）1950—1960誘變技術(shù)與代謝控制發(fā)酵技術(shù)的建立（賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)）1960—1970開拓發(fā)酵原料時期（石油發(fā)酵時期）1970年以后進(jìn)入基因工程菌發(fā)酵時期，以及細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的全面發(fā)展。近年來，以現(xiàn)代生物技術(shù)和過程工程技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)突飛猛進(jìn)。二、發(fā)酵工程的發(fā)展簡史第12頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵工程特點及其類型1.多個反應(yīng)過程可在發(fā)酵過程中一次完成；2.反應(yīng)通常在常溫常壓下進(jìn)行，條件溫和，能耗少，設(shè)備很簡單；3.原料來源廣泛，可再生；4.可特異性地進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)；5.要求無菌操作。一、發(fā)酵的特點第13頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、發(fā)酵生產(chǎn)類型1、以微生物細(xì)胞為產(chǎn)物的發(fā)酵2、以微生物代謝產(chǎn)物為產(chǎn)品的發(fā)酵3、以微生物酶為產(chǎn)品的發(fā)酵4、生物轉(zhuǎn)化或修飾化合物的發(fā)酵5、微生物廢水處理和其他第14頁,共65頁，2024年2月25日，星期天1、生產(chǎn)微生物細(xì)胞物質(zhì)定義：是以獲得具有多種用途的微生物菌體細(xì)胞為目的的產(chǎn)品的發(fā)酵工業(yè)（酵母、藻類、單細(xì)胞蛋白、藥用真菌、生物殺蟲劑等）。特點：細(xì)胞的生長與產(chǎn)物積累成平行關(guān)系，生長速率最大時期也是產(chǎn)物合成速率最高階段，生長穩(wěn)定期產(chǎn)量最高。第15頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2、微生物代謝產(chǎn)物發(fā)酵包括初級代謝產(chǎn)物、中間代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物。對數(shù)生長期形成的產(chǎn)物是細(xì)胞自身生長所必需的，稱為初級代謝產(chǎn)物或中間代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)等各種次級代謝產(chǎn)物都是在微生物生長緩慢或停止生長時期即穩(wěn)定期所產(chǎn)生的，來自于中間代謝產(chǎn)物和初級代謝產(chǎn)物，如抗生素。第16頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共65頁，2024年2月25日，星期天從初生代謝到次生代謝第18頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3、微生物酶發(fā)酵產(chǎn)酶的特點：產(chǎn)酶的微生物種類多，易于工業(yè)化生產(chǎn)，便于改善工藝提高產(chǎn)量。分類：胞內(nèi)酶和胞外酶生物合成特點：需要誘導(dǎo)作用，或遭受阻遏、抑制等調(diào)控作用的影響，在菌種選育、培養(yǎng)基配制以及發(fā)酵條件等方面需給予注意。第19頁,共65頁，2024年2月25日，星期天4、微生物的轉(zhuǎn)化發(fā)酵微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物細(xì)胞的一種或多種酶，把一種化合物轉(zhuǎn)變成更有經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)物。如維生素C。第20頁,共65頁，2024年2月25日，星期天5、微生物特殊機(jī)能的利用利用微生物消除環(huán)境污染利用微生物發(fā)酵保持生態(tài)平衡微生物濕法冶金利用基因工程菌株開拓發(fā)酵工程新領(lǐng)域。第21頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵方法的分類及流程一、分類：

根據(jù)對氧的需要區(qū)分：厭氧發(fā)酵、有氧發(fā)酵和兼性厭氧發(fā)酵根據(jù)培養(yǎng)基物理性狀區(qū)分：液體和固體發(fā)酵根據(jù)從微生物生長特性區(qū)分：分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵根據(jù)培養(yǎng)方式區(qū)分：表面發(fā)酵和深層發(fā)酵第22頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、典型分批發(fā)酵工藝流程圖主發(fā)酵罐種子培養(yǎng)鍋爐空氣壓縮機(jī)

空氣過濾器蒸煮滅菌pH調(diào)節(jié)液培養(yǎng)基原料罐純種分離斜面培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng)配料罐菌體分離后處理發(fā)酵過程控制培養(yǎng)基制備種子罐液體產(chǎn)品固體產(chǎn)品產(chǎn)品精制第23頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵過程工藝控制

發(fā)酵是一個復(fù)雜的生物化學(xué)過程影響因素很多：菌種、培養(yǎng)基、溫度、pH、溶氧、污染等。主要包括：一、提供優(yōu)良的菌種二、掌握好移種時機(jī)和接種量三、發(fā)酵過程中的代謝變化及控制四、基質(zhì)濃度變化及控制五、溫度對發(fā)酵的影響及控制六、溶解氧對發(fā)酵的影響及控制七、pH對發(fā)酵的影響及其控制八、CO2對發(fā)酵的影響及其控制九、泡沫對發(fā)酵的影響及其控制十、發(fā)酵終點的判斷及異常發(fā)酵情況的處理第24頁,共65頁，2024年2月25日，星期天發(fā)酵過程工藝控制要想通過發(fā)酵工程獲得符合人們要求的產(chǎn)品，菌種的優(yōu)劣是影響發(fā)酵水平的先決條件。那么優(yōu)良的菌種具備哪些特性呢？一、提供優(yōu)良的菌種1、細(xì)胞的生活力強(qiáng)，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長2、不產(chǎn)生或少產(chǎn)生副產(chǎn)物及其他產(chǎn)物3、能廣泛利用原材料，并高效地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的能力4、無雜菌污染；具有抗噬菌體感染的能力5、泡沫少6、遺傳特性穩(wěn)定，生產(chǎn)能力強(qiáng)第25頁,共65頁，2024年2月25日，星期天二、掌握好移種時機(jī)和接種量依據(jù)菌體（絲）形態(tài)、菌齡、OD或特定的參數(shù)指標(biāo)綜合判斷。移種過早：生長緩慢，發(fā)酵周期延長；給于雜菌可乘之機(jī)。移種過晚：菌體生長活力減弱，轉(zhuǎn)入新培養(yǎng)基調(diào)整期延長。接種時間：對數(shù)生長期，菌體量還未達(dá)最高峰。第26頁,共65頁，2024年2月25日，星期天接種量：決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度。一般地，接種量為10%左右。接種量過小，除延長發(fā)酵周期外，往往還引起其它不正常情況。接種量過高，會使菌體生長過快，培養(yǎng)液粘度過高，造成供氧不足。第27頁,共65頁，2024年2月25日，星期天典型生長曲線第28頁,共65頁，2024年2月25日，星期天不同生長時期對比情況第29頁,共65頁，2024年2月25日，星期天微生物發(fā)酵生產(chǎn)的水平除了取決于生產(chǎn)菌種的性能；同時還需要有最佳的環(huán)境條件即發(fā)酵工藝加以配合，才能使其生產(chǎn)能力充分表現(xiàn)出來。最佳發(fā)酵工藝條件：如營養(yǎng)要求、培養(yǎng)溫度、pH條件、對氧的需求等的控制，使生產(chǎn)菌種處于最佳的產(chǎn)物合成條件下。由于微生物發(fā)酵經(jīng)過很多生物化學(xué)反應(yīng)步驟，往往環(huán)境條件的微小變化，就會對微生物的生產(chǎn)能力產(chǎn)生明顯影響。所以，為了控制整個發(fā)酵過程，必須了解微生物在發(fā)酵過程中的代謝變化規(guī)律，通過檢測方法測定各種發(fā)酵參數(shù)隨時間變化的情況，以便能夠控制發(fā)酵過程，使生產(chǎn)菌種的生產(chǎn)能力得到充分發(fā)揮。三、發(fā)酵過程中的代謝變化及規(guī)律第30頁,共65頁，2024年2月25日，星期天與代謝有關(guān)的參數(shù)：1、物理參數(shù)⑴、溫度⑵、罐壓⑶、攪拌速度⑷、空氣流量⑸、表觀粘度⑹、發(fā)酵液重量第31頁,共65頁，2024年2月25日，星期天2、化學(xué)參數(shù)⑴、基質(zhì)濃度⑵、pH⑶、產(chǎn)物濃度⑷、DNA量⑸、關(guān)鍵酶⑹、溶解氧⑺、排氣中的氧含量⑻、排氣中的CO2含量第32頁,共65頁，2024年2月25日，星期天3、生物參數(shù)⑴、菌絲形態(tài)⑵、菌絲干重或濕重⑶、菌體比生長速率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、產(chǎn)物的比生產(chǎn)速率第33頁,共65頁，2024年2月25日，星期天四、基質(zhì)濃度變化及控制

（一）、碳源濃度變化及控制碳源物質(zhì)是發(fā)酵過程中菌體生長和產(chǎn)物合成的能量和碳素的來源。在發(fā)酵的前期，碳源物質(zhì)主要用于生長，消耗較快；在發(fā)酵后期，碳源物質(zhì)主要用于產(chǎn)物合成，消耗速度放緩。快速利用的碳源物質(zhì)：對生長有利，對次級代謝產(chǎn)物的形成有抑制作用。緩慢利用的碳源物質(zhì)：對延長產(chǎn)物的合成是有利的，尤其是次級代謝產(chǎn)物。第34頁,共65頁，2024年2月25日，星期天到發(fā)酵的中后期，發(fā)酵液中的殘?zhí)腔竞谋M，影響產(chǎn)物的合成。 如果采用豐富碳源的培養(yǎng)基，又會產(chǎn)生其它的問題： 如培養(yǎng)基濃度過高，影響通氣攪拌，過高的碳源濃度也抑制菌體的生長。解決的方法是采取“中間補(bǔ)料”第35頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（二）、氮源濃度變化及控制氮源物質(zhì)主要用于菌體中蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)的合成，有些發(fā)酵產(chǎn)物中含有氮。發(fā)酵前期，氮源物質(zhì)隨菌體濃度的急劇增加而迅速減少；發(fā)酵中期，氮源（氨基氮）的下降速度比較緩慢；發(fā)酵后期，由于菌體自溶，氨基氮會回升。氮源物質(zhì)往往抑制次級產(chǎn)物的合成。第36頁,共65頁，2024年2月25日，星期天快速利用的氮源物質(zhì)：如氨水、銨鹽促進(jìn)菌體生長。緩慢利用的氮源物質(zhì)：有利于延長產(chǎn)物的合成期。如果氮源物質(zhì)投料多，會造成菌體生長快，但菌體衰老也快。解決方法：“中間補(bǔ)料”。第37頁,共65頁，2024年2月25日，星期天五、溫度對發(fā)酵的影響及控制溫度是影響有機(jī)體生長繁殖最重要的因素之一，因為任何生物化學(xué)的酶促反應(yīng)都是直接與溫度變化有關(guān)的，最終影響微生物的生長和產(chǎn)物形成。1、溫度對微生物細(xì)胞生長的影響2、溫度影響生物合成的方向3、溫度對產(chǎn)物形成的影響4、溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)5、溫度歸根結(jié)底是影響酶的活力。第38頁,共65頁，2024年2月25日，星期天最適溫度的選擇與發(fā)酵溫度的控制

選擇最適發(fā)酵溫度應(yīng)該考慮三個方面：1）微生物生長的最適溫度和產(chǎn)物合成的最適溫度。2）不同的菌種、菌種不同的生長階段最適溫度都會不同。3）最適發(fā)酵溫度，與培養(yǎng)基成分和濃度等相關(guān)。溫度的控制依靠夾層或蛇管控制。目前許多發(fā)酵罐都采用自動化控制，但要常巡查，確保其正常運(yùn)行。第39頁,共65頁，2024年2月25日，星期天六、溶解氧對發(fā)酵的影響及控制溶解氧（CL）：溶解于液體（發(fā)酵液）中的氧。氧難溶于水，在25℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氧在水中的溶解度為0.26mmol/L，臨界溶解氧濃度（CCr）：滿足微生物呼吸的最低限度的溶解氧濃度。一般好氣性微生物約為0.003～0.05mmol/L之間。最適氧濃度（Cm）：溶氧濃度對產(chǎn)物合成有一個最適范圍，CL過高或過低，對合成都不利。在好氧深層培養(yǎng)中，氧氣的供應(yīng)往往是發(fā)酵能否成功的重要限制因素之一。第40頁,共65頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（一）影響需氧和供氧的因素

影響需氧量的因素1、菌種特性2、菌體濃度3、菌齡4、培養(yǎng)條件5、代謝類型6、培養(yǎng)基成分和濃度影響供氧量的因素1、攪拌轉(zhuǎn)速2、通氣量3、泡沫情況4、微生物生長情況5、設(shè)備結(jié)構(gòu)和參數(shù)6、發(fā)酵液的理化特性第42頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（二）發(fā)酵過程中溶氧變化規(guī)律批式發(fā)酵無DO控制情況下，溶氧變化規(guī)律為“波谷現(xiàn)象”。當(dāng)處于高位平衡時，表明供氧性能好。高位平衡通常發(fā)生在正常情況的前、后期。低位平衡通常發(fā)生在正常情況下的對數(shù)期。自然“波谷現(xiàn)象”，一般可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)。補(bǔ)料與“波谷現(xiàn)象”對應(yīng)：即補(bǔ)料時間、劑量選擇與溶氧變化有關(guān)。

a.

不能在波谷時補(bǔ)料，加重缺氧

b.

一次補(bǔ)料不能過量，防止菌體停止呼吸、死亡

c.每次補(bǔ)料都會引起一次大的溶氧下降。第43頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（三）溶解氧的應(yīng)用（1）發(fā)酵異常指標(biāo)發(fā)酵中污染雜菌，溶解氧發(fā)生異常變化。對于好氣性雜菌，溶解氧會一反往常在較短時間內(nèi)跌到零附近，跌零后長時間不回升。對于厭氣性雜菌，溶解氧升高。污染噬菌體或其它不明原因引起發(fā)酵液變稀，此時溶解氧迅速上升。操作故障或事故分析谷氨酸正常發(fā)酵和異常發(fā)酵的溶解氧曲線——正常發(fā)酵溶解氧曲線-----異常發(fā)酵溶解氧曲線—·—異常發(fā)酵光密度曲線第44頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（2）補(bǔ)料控制指標(biāo)中間補(bǔ)料是否得當(dāng)可以從溶解氧的變化看出。發(fā)酵過程中出現(xiàn)“發(fā)酸”現(xiàn)象，此時溶解氧很快下降。（3）代謝方向控制指標(biāo)通過溶氧測量可以掌握由好氧轉(zhuǎn)為厭氧培養(yǎng)的關(guān)鍵時機(jī)。在酵母以及其他微生物菌體的生產(chǎn)中，溶氧值是控制其代謝方向的最好的指標(biāo)之一。（4）設(shè)備性能、工藝合理性指標(biāo)第45頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（四）溶解氧的控制（1）溶解氧控制的一般原則生長階段：CL

>CCr生產(chǎn)合成階段：CL

≈Cm

過高的溶氧水平反而對菌體代謝有不可逆的抑制作用第46頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（2）溶解氧控制作為發(fā)酵中間控制的手段之一控制原理發(fā)酵過程中，糖量↑→

CL↓

糖量↓→CL↑

補(bǔ)糖使CL下降，而CL回升的快慢取決于供氧效率。對于一個具體的發(fā)酵，存在一個最適氧濃度（Cm）水平，補(bǔ)糖速率應(yīng)與其相適應(yīng)。

，加大補(bǔ)糖速率

，減小補(bǔ)糖速率實現(xiàn)用溶解氧水平控制補(bǔ)料速率

第47頁,共65頁，2024年2月25日，星期天

補(bǔ)糖速率控制在正好使生產(chǎn)菌處于所謂“半饑餓狀態(tài)”，使其僅能維持正常的生長代謝，即把更多的糖用于產(chǎn)物合成。控制原則加強(qiáng)攪拌轉(zhuǎn)速；適當(dāng)?shù)目諝饬髁?；減小培養(yǎng)基粘度；提高氧分壓；調(diào)節(jié)微生物呼吸強(qiáng)度的臨界值；合適的細(xì)胞濃度、碳源種類、pH、溫度等。（3）提高溶氧的方法第48頁,共65頁，2024年2月25日，星期天七、pH對發(fā)酵的影響及其控制發(fā)酵液的pH變化，與發(fā)酵的關(guān)系極為密切，對菌體的生長繁殖和產(chǎn)物積累的影響極大，因此是一項重點檢測的發(fā)酵參數(shù)。（一）發(fā)酵液中pH變化的基本原理微生物代謝對pH影響主要在兩種情況下發(fā)生：①酸性或堿性代謝產(chǎn)物的生成或釋放；②菌體對培養(yǎng)基中生理酸性或堿性物質(zhì)的利用。第49頁,共65頁，2024年2月25日，星期天引起發(fā)酵液中pH下降的因素（1）C/N比過高，或中間補(bǔ)糖過多，溶氧不足，致使有機(jī)酸積累，pH下降；（2）消泡劑加得過多：脂肪酸增加；（3）生理酸性鹽的利用；（4）酸性產(chǎn)物形成：如有機(jī)酸發(fā)酵。引起發(fā)酵液中pH上升的因素（1）C/N比過低（N源過多），氨基氮（NH4＋）釋放；（2）中間補(bǔ)料中氨水或尿素等堿性物質(zhì)加入過多；（3）生理堿性鹽的利用；（4）堿性產(chǎn)物形成。第50頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（二）發(fā)酵過程中pH的變化規(guī)律生長階段：pH相對于起始pH有上升或下降的趨勢生產(chǎn)階段：pH趨于穩(wěn)定，維持在最適于產(chǎn)物合成的范圍自溶階段：pH又上升

第51頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（三）pH值對發(fā)酵的影響pH值直接影響酶活性；pH影響生物合成的途徑；pH值影響菌體形態(tài)，如壁厚薄、長徑比；pH值改變使原生質(zhì)膜電荷發(fā)生改變，影響菌體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的排出；pH值影響某些重要營養(yǎng)物質(zhì)和中間代謝產(chǎn)物的離解，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用。第52頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（四）影響pH變化的因素培養(yǎng)基成份；微生物代謝特性；發(fā)酵條件改變，如通氣量；菌體自溶或雜菌污染。第53頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（五）最適pH的選擇與調(diào)節(jié)選擇pH準(zhǔn)則：獲得最大比生產(chǎn)速率和合適的菌體量，以獲得最高產(chǎn)量。配制不同初始pH的培養(yǎng)基，搖瓶考察發(fā)酵情況。pH的調(diào)節(jié)方法：1、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的配方2、補(bǔ)料控制①加酸、加堿②增加無機(jī)氮源③增加碳源物質(zhì)3、調(diào)節(jié)通氣量第54頁,共65頁，2024年2月25日，星期天八、二氧化碳對發(fā)酵的影響及控制CO2是微生物的代謝產(chǎn)物，同時也是某些合成代謝所需的一種基質(zhì)或生長因子。（一）CO2來源（二）CO2對發(fā)酵的影響

影響發(fā)酵液的酸堿平衡；影響菌體生長、形態(tài)及產(chǎn)物合成；CO2及HCO3－主要是影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)；CO2效應(yīng)：不同微生物或某一生長階段對CO2有著特殊的要求，（促進(jìn)或必需）；CO2通常對菌體生長有抑制作用。排氣中高于4％時，糖代謝和呼吸速率下降。發(fā)酵液中的CO2濃度為1.6×10-2mol時，會嚴(yán)重抑制酵母菌的生長。第55頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（三）CO2濃度的控制方法

1、發(fā)酵液中CO2濃度的影響因素：◆細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；◆發(fā)酵液流變學(xué)特性；◆通氣攪拌程度；◆罐壓大?。弧粼O(shè)備規(guī)模。2、二氧化碳濃度的控制方法：◆調(diào)節(jié)罐壓、通氣量和攪拌速度；◆補(bǔ)料。（如補(bǔ)糖，增加CO2產(chǎn)生，降低PH。）第56頁,共65頁，2024年2月25日，星期天九、泡沫對發(fā)酵的影響及控制（一）泡沫產(chǎn)生的原因通風(fēng)和攪拌產(chǎn)生泡沫微生物代謝氣體形成泡沫泡沫的產(chǎn)生與培養(yǎng)基性質(zhì)有關(guān)種子和接種量染菌第57頁,共65頁，2024年2月25日，星期天（二）泡沫對發(fā)酵的危害

泡沫是