第六章 生物工艺的控制 温度、pH、氧气、二氧化碳 泡沫 发酵染菌的防治与处理 发酵过程参数监测
第六章 生物工艺的控制 温度、pH、氧气、二氧化碳 泡沫 发酵染菌的防治与处理 发酵过程参数监测
发酵是一种很复杂的生产过程，其好坏涉及诸多 因素，如菌种的生产性能、培养基的配比、原料质量、 灭菌条件、种子质量、发酵条件和过程控制等。 不论是老或新品种，都必须经过发酵研究这一阶 段，以考察其代谢规律、影响产物合成的因素，优化 发酵工艺条件。 高产菌种对工艺条件的波动比低产菌种更敏感， 故掌握生产菌种的代谢规律和发酵调控的基本知识对 生产的稳定和提高具有重要的意义
发酵是一种很复杂的生产过程，其好坏涉及诸多 因素，如菌种的生产性能、培养基的配比、原料质量、 灭菌条件、种子质量、发酵条件和过程控制等。 不论是老或新品种，都必须经过发酵研究这一阶 段，以考察其代谢规律、影响产物合成的因素，优化 发酵工艺条件。 高产菌种对工艺条件的波动比低产菌种更敏感， 故掌握生产菌种的代谢规律和发酵调控的基本知识对 生产的稳定和提高具有重要的意义
6.1 发酵过程的操作类型
6.1 发酵过程的操作类型
6.1.1 分批发酵 是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后， 接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在 特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。 一次投料，一次接种，一次收获 间歇培养
6.1.1 分批发酵 是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后， 接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在 特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。 一次投料，一次接种，一次收获 间歇培养
分批发酵过程一般可粗分为四期，即适应（停滞）期、 对数生长期、生长稳定期和死亡期；也可细分为六期： 即停滞期、加速期、对数期、减速期、静止期和死亡期
分批发酵过程一般可粗分为四期，即适应（停滞）期、 对数生长期、生长稳定期和死亡期；也可细分为六期： 即停滞期、加速期、对数期、减速期、静止期和死亡期
一、初级代谢的代谢变化： 初级代谢是生命细胞在生命活动过程中所进行的代谢 活动，其产物为初级代谢产物。菌体的生长过程显示生长 史的特征。 但在发酵过程中，即使是同一种菌体，由于菌体的生 理状态和培养条件的不同，各期的生长长短就有所不同。 生产中要求在对数期接种原因就在此
一、初级代谢的代谢变化： 初级代谢是生命细胞在生命活动过程中所进行的代谢 活动，其产物为初级代谢产物。菌体的生长过程显示生长 史的特征。 但在发酵过程中，即使是同一种菌体，由于菌体的生 理状态和培养条件的不同，各期的生长长短就有所不同。 生产中要求在对数期接种原因就在此
初级代谢没有明显的产物形成期，产物随着菌体 生长在不断的进行合成，有的与菌体的生长呈平行关 系。如乳酸、醋酸，与Ｑp顶峰几乎在同一时期出 现，而氨基酸、酶、核酸的发酵过程比前者复杂，它 的与Ｑp的大小则随培养基成分、碳源、温度、菌 株等不同而变化
初级代谢没有明显的产物形成期，产物随着菌体 生长在不断的进行合成，有的与菌体的生长呈平行关 系。如乳酸、醋酸，与Ｑp顶峰几乎在同一时期出 现，而氨基酸、酶、核酸的发酵过程比前者复杂，它 的与Ｑp的大小则随培养基成分、碳源、温度、菌 株等不同而变化
二、次级代谢产物变化 次级代谢产物包括大多数的抗生素、生物 碱和微生物毒素等物质。它们的发酵属于生长 与产物非偶联的类型，一般分为菌体生长、产 物合成和菌体自溶３个阶段
二、次级代谢产物变化 次级代谢产物包括大多数的抗生素、生物 碱和微生物毒素等物质。它们的发酵属于生长 与产物非偶联的类型，一般分为菌体生长、产 物合成和菌体自溶３个阶段
菌体生长阶段： 接种后，菌体开始生长，直达到菌体的临界浓度。 同时，营养物质进行分解代谢，不断的消耗，浓度明 显减少，溶氧浓度逐渐降低到一定的水平，其中某一 参数可能成为菌体生长的限制因素，使菌体生长速度 减慢，积累了相当量的某些代谢中间体，原有的酶活 力下降，出现了与次级代谢有关的酶，其酶解除了控 制等原因，导致菌体的生理状况发生改变，菌体就从 生长阶段转入产物合成阶段。 这一阶段又称为菌体的生长期或发酵前期
菌体生长阶段： 接种后，菌体开始生长，直达到菌体的临界浓度。 同时，营养物质进行分解代谢，不断的消耗，浓度明 显减少，溶氧浓度逐渐降低到一定的水平，其中某一 参数可能成为菌体生长的限制因素，使菌体生长速度 减慢，积累了相当量的某些代谢中间体，原有的酶活 力下降，出现了与次级代谢有关的酶，其酶解除了控 制等原因，导致菌体的生理状况发生改变，菌体就从 生长阶段转入产物合成阶段。 这一阶段又称为菌体的生长期或发酵前期
产物合成阶段： 产物数量逐渐增多，直至达到高峰，生产速率也达到 最大，直至产物合成能力衰减。此阶段，营养物质不断被 消耗，产物不断被合成。环境因素很重要，发酵条件应严 格控制，方有利于产物合成。 营养物质过多，菌体就进行生长繁殖，抑制产物合成 ，使产物量降低；如果过少，菌体就衰老，产物合成能力 就下降，产量减少。 这一阶段又称为产物分泌期或发酵中期
产物合成阶段： 产物数量逐渐增多，直至达到高峰，生产速率也达到 最大，直至产物合成能力衰减。此阶段，营养物质不断被 消耗，产物不断被合成。环境因素很重要，发酵条件应严 格控制，方有利于产物合成。 营养物质过多，菌体就进行生长繁殖，抑制产物合成 ，使产物量降低；如果过少，菌体就衰老，产物合成能力 就下降，产量减少。 这一阶段又称为产物分泌期或发酵中期