9发酵工艺控制 91引言 微生物发酵的生产水平: 生产菌种本身的性能 合适的环境条件 环境条件:培养基(碳源、氮源、磷酸盐), 培养温度,pH,氧的需求等 环境条件生产菌在合成产物过程中的代谢调控 代谢途径--发酵过程参数--优化环境、发酵动力 学--自动化调控
9 发酵工艺控制 9.1 引 言 微生物发酵的生产水平: 生产菌种本身的性能 合适的环境条件 环境条件:培养基(碳源、氮源、磷酸盐), 培养温度,pH,氧的需求等。 环境条件-----生产菌在合成产物过程中的代谢调控、 代谢途径-----发酵过程参数-----优化环境、发酵动力 学-----自动化调控
92发酵过程参数监测 常测定参数:度、罐压、空气流量、搅拌转速、 pH、溶氧、效价、糖含量、N2N含量、前体浓度、 菌体浓度。 不常测定参数:氧化还原电位、粘度、排气中的 O2和CO2含量等。 发酵动力学的研究: 寻找能反映过程变化的参数 将各种参数变化和现象与发酵代谢规律联系起来 找出它们之间的相互关系和变化规律。 建立各种数学模型以描述各参数之间与时间变化的 关系。 通过计算机的在线控制反复验证各种模型的可行性 与适用范围
9.2 发酵过程参数监测 常测定参数:温度、罐压、空气流量、搅拌转速、 pH、溶氧、效价、糖含量、NH2 -N含量、前体浓度、 菌体浓度。 不常测定参数:氧化还原电位、粘度、排气中的 O2和CO2含量等。 发酵动力学的研究: • 寻找能反映过程变化的参数 • 将各种参数变化和现象与发酵代谢规律联系起来, 找出它们之间的相互关系和变化规律。 • 建立各种数学模型以描述各参数之间与时间变化的 关系。 • 通过计算机的在线控制反复验证各种模型的可行性 与适用范围
93发酵过程的代谢变化规律 了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度 和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生 长以及产物合成的代谢变化,有利于人们对生产的 控制。 采用不同的发酵操作方式,其代谢变化规律也 不同 93.1分批发酵 分批发酵是指在一封闭培养系统内含有初始限制 量的基质的发酵方式
9.3 发酵过程的代谢变化规律 了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度 和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生 长以及产物合成的代谢变化,有利于人们对生产的 控制。 采用不同的发酵操作方式,其代谢变化规律也 不同 9.3.1 分批发酵 分批发酵是指在一封闭培养系统内含有初始限制 量的基质的发酵方式
B非生长关联型 1 5 40 GEE 1.0 05 406080100120 时向(h) 分图4杀念珠发醇中葡萄糖、DNA、 抗生素产量的代谢变化 ADNA3mg/1B一雪,mg/ml
B 非生长关联型
93.2补料分批发酵 补料分批发酵又称半连续发酵或半连续培养,是 指在分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基 12一》10-14 16} 12 10 30 0 80 发时h 补料分批发酵生产葡萄糖异构酶 1添加10g木糖;2-9添加5g木糖;10-14添加10g木糖;10g酵 母膏和5gKH2PO4
9.3.2 补料分批发酵 补料分批发酵又称半连续发酵或半连续培养,是 指在分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基。 补料分批发酵生产葡萄糖异构酶 1添加10g木糖;2~9添加5g木糖;10~14添加10g木糖;10g酵 母膏和5gKH2PO4
补料发酵的优点在于使发酵系统中维持 很低的基质浓度: 可以除去快速利用碳源的阻遏效应(末端产 物阻遏、分解代谢产物阻遏);并维持适当 的菌体浓度,使不致于加剧供氧的矛盾 避免培养基积累有毒代谢物 与连续发酵相比,补料分批发酵不需要 严格的无菌条件,也不会产生菌种老化和 变异等问题
补料发酵的优点在于使发酵系统中维持 很低的基质浓度: • 可以除去快速利用碳源的阻遏效应(末端产 物阻遏、分解代谢产物阻遏);并维持适当 的菌体浓度,使不致于加剧供氧的矛盾 • 避免培养基积累有毒代谢物 与连续发酵相比,补料分批发酵不需要 严格的无菌条件,也不会产生菌种老化和 变异等问题