发酵工程笔记.docx
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发酵工程笔记
(来自讲义)
1、致死温度杀死微生物的极限温度
致死时间在致死温度下,杀死全部微生物所需的时间
2、微生物的热阻微生物在某一特定条件(主要是温度和加热方式)下的致死时间
3、实罐灭菌培养基置于发酵罐中用蒸汽加热,达到预定灭菌温度后,维持一段时间,再冷却道发酵温度,然后接种发酵。
4、微生物的特点体积小、面积大,吸收快、转化快,生长旺、繁殖快,易变异、适应性强,种类多、分布广等五大特性。
5、菌种分离的一般过程
土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定
目的:
高效地获取一株高产目的产物的微生物
6、生物热(Q生物)
在发酵过程中,菌体不断利用培养基中的营养物质,将其分解氧化而产生的能量,其中一部分用于合成高能化合物(如ATP)提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量,其余一部分以热的形式散发出来,这散发出来的热就叫生物热。
(来自PPT)
第一章绪论
1、发酵工程:
利用微生物的生命活动进行物质加工的过程。
第二章生产菌种的筛选
1、新种分离筛选的步骤
1)定方案:
首先要查阅资料,了解所需菌种的生长培养特性。
2)采样:
有针对性地采集样品,以采集土壤为主。
3)增殖:
人为地通过控制养分或培养条件,使所需菌种增殖培养后,在数量上占优势。
4)分离:
利用分离技术得到纯种。
5)发酵性能测定:
进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。
2、采土方式:
在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取离地面5-15cm处的土约10g,盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等,以备查考。
为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
3、采样注意事项
1)采样时应尽可能保持相对无菌;
2)所采集的样本必须具有某种代表性;
3)采好的样必须完整地标上样本的种类及采集日期、地点以及采集地点的地理、生态参数等;
4)应充分考虑采样的季节性和时间因素,因为真正的原地菌群的出现可能是短暂的
5)采好的样应及时处理,暂不能处理的也应贮存于4℃下,但贮存时间不宜过长。
这是因为一旦采样结束,试样中的微生物群体就脱离了原来的生态环境,其内部生态环境就会发生变化,微生物群体之间就会出现消长。
4、水样采集方法
1)用于细菌检测的水样应收集于100ml干净、灭菌的广口塑料或玻璃瓶中。
2)由于表层水中含有泥沙,故在采样时应在较深的静水层中采集水样。
3)方法是:
握住采样瓶底浸入水中30-50cm处,然后瓶口朝下打开瓶盖,让水样进入。
如果有急流存在的话,应直接将瓶口反向于急流。
采集瓶从水中取出时应迅速并带有较大的弧度。
水样不应装满采样瓶。
所有水样都应在24h之内迅速进行检测,或者4℃下贮存。
5、发酵工程所利用微生物的特点
1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力
2)有极强的消化能力
3)有极强的繁殖能力
6、发酵工程三要素
1)生产菌种的性能(即高产菌株);
2)科学的生产管理(包括补料发酵等);
3)先进的生产设备。
7、一般筛选菌种步骤如下
标本采集→材料预处理→富集→菌种分离初筛→性能测定→菌种的应用与保藏。
第三章优良菌株的选育
1、一个优良的生产菌株应具备以下的基本特性:
1)发酵周期短,代谢能力高:
在不增加生产投资的前提下能大幅度提高企业的产量;
2)附产物少:
发酵过程中,与目标产品近似的附产物少,这样既能提高转化率,又能减轻提取分离的难度;
3)繁殖能力强:
有较强的生长速率,产孢菌株应有较强的产孢子能力。
这样既能缩短生产周期,又可减少污染。
4)利用底物原料(如碳、氮源)广泛:
对原料波动的敏感性小,使发酵可用价兼,来源广泛的原料;
5)原料转化率高:
能高效地将原料转化为产品,以提高市场竞争力;
6)对添加的前体物质有耐受能力,不以该物为碳源利用;
7)在发酵过程中产生泡沫少,这样可提高发酵的装填系数,达到提高产量,降低成本的目的;
8)具有抗噬菌体感染能力;
9)遗传特性稳定,以减少复壮次数。
2、自然选育(spontaneousmutation),自然选育是从自然界筛选非人工诱变产生的生产菌株。
一般认为自然界菌株变异由两种原因引起,即多因素低剂量的诱变效应和互变异构现象:
1)多因素低剂量诱变效应:
指低剂量的宇宙射线,各种短波辐射,低剂量的诱变物质作用引起的突变。
2)互变异构效应:
指DNA复制时,四种碱基第六位上的酮基或氨基的瞬间变构而引起的碱基错配。
这种几率在自然界具统计在1x10。
3、自然变异的菌株会导致两种不同结果:
一是导致产品产量或质量下降;二是对生产有益的突变。
因此生产上要经常进行菌种自然选育,从而淘汰退化的,选出优良的生产菌种。
自然选育是用平板稀释法,分离出单菌落,再测试菌种的生产能力,从而选出高水平菌株。
它是一种简单易行的选育方法,可以达到纯化菌种、防止退化,稳定生产,提高产量的目的。
自然选育效率较低,因此常与诱变育种交替使用,以提高育种效率。
4、诱变育种,利用物理化学或生物制剂等因素,使微生物的遗传物质发生变异导致物种的遗传性状改变,从而获得生产上的优良菌株的这类方法统称诱变育种。
诱变处理方法
物理法:
包括紫外线、X射线、r-射线,快中子、电场,磁场和激光等。
化学诱变剂:
如碱基类似物(2-氨基嘌呤,5-溴尿嘧啶8-氮鸟嘌呤);与碱基反应的物质(硫酸二乙酯、亚硝基胍、亚硝基乙基脲、亚硝酸等);在DNA分子中插入或缺失一个至多个碱基的物质(丫啶类物质、丫啶氮芥衍生物,用一定剂量及合理的使用方法处理出发菌,然后再通过测试,直至筛选出高产菌株。
)
生物诱变剂:
利用噬菌体、转座子将遗传物质DNA片断载入细胞,使其在复制过程中嵌入新的信息,由此获得高产菌株。
复合处理:
用两种以上的诱变剂先后处理菌株,实践证明复合处理要比单一处理突变率要高3—4倍,金色链霉菌的高产株就是用紫外和乙烯亚胺复合处理后筛选得到的。
5、突变类型
经诱变后的菌株有很多突变类型,主要分为形态突变型和生理突变型,二者也有相互联系。
1)形态突变型:
菌落形态变异、菌落大小、表面结构、边缘形状、颜色等发生变化;
菌丝形态变异:
菌丝粗细、曲、直,气生菌丝分枝,孢子丝形状等;
细胞及孢子形态变异:
细胞和孢子的形态大小产生变化。
2)生理突变
生产性能变异;目的代谢物是否提高,副产物是否减少;
颜色与色素变异:
颜色是指营养细胞,菌丝及孢子的颜色,色素是指溶于基质中的色素,这些变化往往与生产性能相关;
发酵变异:
在培养过程中能否利用某些碳源或氮源,
营养缺陷型:
表现在生长过程中缺乏某一生长物质,如不能从外界补给便不能生长繁殖,这些缺陷型主要有氨基酸,维生素嘌呤和嘧啶等缺陷型;
抗性突变:
如抗噬菌体能力,抗高温,抗高渗透压等能力发生变化;
抗药性突变:
对某一药物或抗生素浓度的抗性增强或减弱,抗菌素的生产与药性有关。
6、杂交育种,通过有性生殖、准性生殖和细胞融合等方式,让两个表型差异较大的菌株之间的基因重组,使其亲本的优良性状组合到一起,得到提高产量和质量的新菌株,这种方法称为杂交育种。
1)准性生殖,一种类似于有性生殖但比有性生殖原始的一种繁殖方式。
其过程为:
质配→核配→单倍体化,不通过减数分裂而导致基因重组,为杂交育种提供了条件,该过程可分为三个阶段:
异核体的形成:
由不同性状的亲本菌丝相互吻合,形成一个细胞里含有两个不同遗传性状的细胞核;
杂合双倍体的产生:
在异核体的基础上,两个不同遗传性状的细胞核偶尔融合,出现具有杂合双倍体的细胞(多为菌丝体);
重组体形成:
杂合双倍体极不稳定,在进行有丝分裂过程中,极少数细胞发生染色体交换(体细胞交换)和单元化(即双倍体细胞经多次分裂转变为单倍体细胞)而产生重组体。
7、营养缺陷型:
菌株经诱变处理后其变异株在营养上表现出某些营养缺陷,故需在培养基中加入某些组分(即补充培养基)才能生长,可用基础培养基和补充培养基对照培养将其检出。
8、原养型:
能在两种营养缺陷型培养基上生长的重组型菌株;
9、野生型:
在发生变异之前的出发菌株。
10、基本培养基(MM):
能满足野生型和原养型生长的合成培养基,营养缺陷型菌株不能生长的培养基;
11、补充培养基(SM):
在MM里添加某些物质(如:
维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等),使营养缺陷型菌株生长的培养基。
12、完全培养基(CM):
在基本培养里加入蛋白质,酵母膏等天然物质,可满足多种营养缺陷型菌株生长的培养基。
13、生产基因工程菌的主要程序:
克隆目的基因→构建DNA重组体→重组DNA导入宿住细胞→基因表达及工程菌的筛选
14、原核表达系统
1)大肠杆菌:
由于生长繁殖迅速,对该菌分子遗传学研究比较深入,以至目前它仍是基因工程中最常采用的原核表达系统。
大肠杆菌的表达形式多种多样,有细胞内不溶性表达(包含体)、胞内可溶性表达。
2)枯草芽孢杆菌:
该菌分泌能力强,可将蛋白产物直接分泌到胞外,不形成包含体,它也不能使蛋白质产生糖基化。
有很强的胞外蛋白质酶,能不同程度地降低产物,故在表达系统中受影响。
3)链霉菌;重要的工业微生物,作为源基因表达系统有着不致病使用安全,分泌能力强,能将产物分泌到胞外,具有糖基化能力。
其中变铅青链霉菌限制能力弱,是一个理想受体菌,现已构建系列载体,培养工艺也比较成熟。
15、真核表达系统
1)酵母:
是研究基因表达调控最有效的单细胞生物,其基因组较小,仅为大肠杆菌的4倍,世代周期短,有单、双倍体两种形式,加之酵母生长繁殖快,易培育。
不产生毒素,基因工程操作方便,与原核生物相似,表达产物能糖基化,故被认为是真核蛋白质的最佳表达系统。
目前如干扰素,乙肝表面抗原基因等已在酵母中成功地表达。
2)丝状真菌
第四章菌种的退化复壮和保藏
1、退化现象
1)对产量性状来说,菌种的负变就是衰退。
2)其他原有的典型性状变得不典型时,也是衰退。
最易觉察到的是菌落和细胞形态的改变。
3)生长速度缓慢,产孢子越来越少。
4)代谢产物生产能力或其对宿主寄生能力的下降。
5)衰退还表现在抗不良环境条件(抗噬菌体、抗低温等)能力的减弱等。
2、退化的原因
1)自发负突变:
在自然光照或微量诱变剂的刺激下发生的基因突变;或经杂交育种的菌株性能不稳定而产生的回复突变,造成的菌株性能的负突变现象;
2)培养条件影响:
如温度时高时低,营养组分不稳定,PH,溶氧等因素不稳定都会导致菌种退化;
3)传代次数:
传代次数多也是菌种退化的原因之一。
3、防止退化的措施
1)防止基因自发突变
低温保藏菌种(0-4℃),使菌株处于休眠状态下较为稳定;
设置遗传障碍:
营养缺陷型菌株的回复是由于原来的遗传性障碍被解除,可给该类菌株设置回复障碍。
如:
给腺苷酸生产菌添加琥珀腺苷酸;鸟苷酸生产菌添加黄嘌呤核苷酸等保护剂(或称诱变障碍)。
可使菌株的性能相对稳定。
2)防止退化细胞在群体中占优势
少传代:
一般情况下每传一代,霉菌,芽孢杆菌,放线菌在低温(0-4℃)下可保藏半年左右,酵母在三个月左右,可将以上菌种在一次性转接时多接一些斜面,以减少移植代数;
单细胞分离纯化:
定期的单细胞分离纯化也是防止退化的主要手段之一,即每次挑出性能优良的单菌落培养使用。
选择合适的培养条件:
根据各生产菌种的性能,保证其相适应的温度、PH、营养等最佳条件。
4、复壮的概念
1)狭义的复壮仅是一种消极的措施,它指的是在菌种已发生衰退的情况下,通过纯种分离和测定生产性能等方法,从衰退的群体中找出少数尚未衰退的个体,以达到恢复该菌原有典型性状的一种措施;
2)广义的复壮则应是一项积极的措施,即在菌种的生产性能尚未衰退前就经常有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作,以期菌种的生产性能逐步有所提高。
所以,这实际上是一种利用自发突变(正变)不断从生产中进行选种的工作。
5、菌种复壮
1)纯种分离,通过纯种分离,可把退化菌种的细胞群体中一部分仍保持原有典型性状的单细胞分离出来,经过扩大培养,就可恢复原菌株的典型性状。
2)通过宿主体内生长进行复壮,对于寄生性微生物的退化菌株,可通过接种至相应的昆虫或动、植物宿主体内的措施来提高它们的致病性。
3)淘汰已衰退的个体,如低温抗性筛选。
4)用诱变剂,如NTG亚硝基胍等处理退化菌株,再筛选其具有优良性能的菌株使用;
5)采用遗传学方法选育不易退化的稳定菌株。
6、菌种的保藏,保藏菌种的原理是根据微生物的生理、生化特点,人为地创造条件,使菌株的代谢处于不活泼,生长繁殖受抑制的休眠状态。
这些人工造成的环境主要是低温、干燥、缺氧,在这种情况下减少突变,以达到保持纯种的目的。
7、菌种保藏方法
1)斜面保藏法:
是一种短期保藏法,即将长好的斜面菌种置于4℃左右的冰箱中,一般保藏3-6个月,到时再重新移植保藏。
此法简便易行,广泛地用于细菌、霉菌、放线菌、酵母菌的菌种保藏。
2)液体石蜡保藏法,用半固体培养基装入小试管约1-2cm,用接种针行穿刺接种培养,待菌体长好后,用经无菌冷却后的液体石蜡封存,石蜡复盖约2-3cm。
放入冰箱或室温处保存,保存时间可达1-5年,但此法不适合利用石蜡为碳源的微生物,如:
固氮菌、毛霉、根霉、沙门氏菌、分枝杆菌等。
3)沙土管保藏法,用80-100目的河沙(或加入1/3-1/2的土),装小试管(1cm/支),121℃间歇灭菌3次,作无菌检验后烘干备用。
把成熟的菌液或孢子液吸入管中,将沙土润湿为度,再用石蜡封口,放置干燥器或冰箱保存,此法可保存2-10年之久,特别适用于有孢子的菌种保藏。
4)真空冷冻干燥法,此法的优点是同时具备低温、真空、干燥三种保藏条件,广泛适用于细菌、放线菌、酵母和霉菌、病毒的保藏。
其保藏期可达1年至数十年之久,且存活率高,变异率低。
缺点是手续麻烦,需要一定设备。
8、其他保藏方法
1)冷冻法:
分低温和超低温两种,冷冻深藏的缺点之一是培养物运输较困难。
低温保存,将液体培养物或从琼脂斜面培养物收获的细胞分接到试管或指管内,然后贮藏于一冰箱的冷藏室中,或于温度范围在-5~-20℃的普通冰箱(-20℃)中。
或者,将菌种培养在小的试管或培养瓶斜面上,待生长适度后,将试管或瓶口用橡胶塞严格封好,同上置于冰箱中保存。
用此方法可以维持若干微生物的活力1—2年,芽孢菌可达10年之久。
应注意的是经过一次解冻的菌株培养物不宜再用来保藏。
保藏过程中应注意控制保藏温度,培养瓶或试管应严格密封。
这一方法虽简便易行,但不适宜多数微生物的长期保藏。
超低温保藏,将菌种加保护剂封存后置液氮-60—80℃保存,常用于细菌、藻类、枝原体、真菌、病毒和原生动物保藏。
2)悬液保藏法,又称营养保藏,是将菌体悬浮于无营养液(如生理盐水,磷酸缓冲液等)中保藏,此法可保存一年以上,适合于细菌、霉菌、尤其适合低温冷冻的菌株。
3)曲法保藏:
与民间保藏法类似,是将麸皮与水按化1:
08,1:
1或1:
比例掺合(视菌种而异),装入试管,灭菌和接种培养,待孢子形成后放入有氯化钙的干燥皿中,数日后置低温保藏(4-5℃),曲法适合于霉菌,放线菌,可达一年以上
4)麦粒保藏法是将麦粒洗尽浸泡5小时,凉干分装试管,装量为1/4-1/3,灭菌后接种培养出菌丝、孢子、置室温干燥保藏。
此法适用于酵母、芽孢杆菌,放线菌、霉菌、可达1-4年。
9、生产上控制菌种传代的方法是,首先将获得的优良菌株尽量多转一些保存,每次取一支移植一批(数十支)斜面菌株作第二代用于生产,第二代用完后再取一支第一代保藏菌移植一批斜面用于发酵生产;这一批菌种同样属于第二代。
10、美国标准菌种保藏所ATCC
美国农业研究菌种保藏中心NRRL
英国农业部的农业研究服务部ARS
中国农业科学院农业微生物保藏管理中心ACCC
中国典型培养物保藏中心CCTCC
上海市农业科学院食用菌研究所SH
第五章微生物代谢及其调节控制
1、新陈代谢特点
1)反应都在温和条件下进行,其催化剂为酶;
2)反应有一定的先后顺序;
3)反应具有灵敏的自我调节。
2、“μ”来表示酶的活力,即在25℃最适PH,最适缓冲液和最佳底物浓度等条件下,每分钟能使1微摩尔底物转化的酶量定为一个酶活力单位(μ)。
3、在酶学研究和生产实践中常使用酶比活力,即在固定条件下,每mg酶或每ml酶液所具有的酶活力。
4、微生物的氧化作用可根据最终的电子受体的性质分为:
呼吸作用,无氧呼吸作用,发酵作用三种。
1)呼吸作用,指微生物氧化底物时,以分子氧作为最终电子受体的氧化作用,也称为有氧呼吸作用以区别于无氧呼吸作用,呼吸作用是好氧和兼性好氧微生物在有氧条件下进行的氧化方式。
2)无氧呼吸作用是指无机氧化物如:
NO3、NO2、SO4、S2O3或CO2等作为最终氢的受体的这种氧化作用。
5、固定化的细胞具有明显的特点
1酶活力的稳定性增强
2酶促效率明显升高;
3具有多步酶反应的特点;
4反应时不需添加辅助因子;
5细胞透性增强;
6热稳定性增强;
7易产生副反应。
第六章微生物的营养及培养基
1、培养基都基本包括水分,碳源、氮源、无机元素和生长素等5大类物质,此外,还应根据微生物生长的要求,有一定的酸碱度和渗透压。
在工业发酵上,必须重视培养基的组成,一个良好培养基的确定,往往要经过大量的实验,不断改进才能完善。
2、某些化合物能够在菌体生物合成中直接结合到代谢产物中去,而自身结构并未发生大的变化,却能较大地提高目的产物的产量,这类小分子物质被称为前体。
一般培养基中前体的浓度越大,增产越多,但大多数前体对菌体是有毒的,故只能限量加入。
3、合成培养基,是用化学成分完全了解的物质配制而成,主要用于研究育种,鉴别微生物的生理生化特性以及定量分析某些营养物质。
此种培养基营养单一,微生物生长慢、价格高,不适合于大规模生产。
4、半合成培养基,以一部分天然物质作碳源和氮源以及生长辅助物质,再适当补充少量的无机盐类,经人工配制而成。
这类培养基能使大多数微生物正常生长,原料来源方便,价格便宜,在发酵工业中普遍使用。
5、天然培养基,用各种植物或动物组织或微生物浸出物,水解液等,如牛肉膏、酵母膏、麦芽汁、蛋白胨等和天然有机物如:
土豆、玉米粉、面粉、花生饼粉等制成培养基,又称综合培养基。
天然培养基来源方便,营养丰富、适合于各类异养型微生物生长,缺点是成分复杂、稳定性差,一般自养型微生物不能生长。
生产上多与无机类综合(即半合成)配合使用。
第七章发酵条件的控制
1、温度对发酵的影响,此影响是多方面且错综复杂的,主要反应在细胞生长,产物形成,培养基的物理性质和生物合成方面。
1)对细胞生长的影响,在一定范围内,菌体是随着温度的升高而生长繁殖加快。
这是由于温度使酶的反应速度加快,呼吸强度加强而引起的。
然而随着温度的上升,酶失活的速度也加快,菌体提前衰老,这对发酵生产又是不利的。
2)对产物形成的影响,产物形成速率对温度反应最为敏感,温度过高或过低都会造成产率的下降。
3)对发酵液物理性质的影响,温度会改变发酵液的粘度。
4)影响生物合成方向,同一株生产菌在不同发酵温度下会产生不同的代谢产物。
2、发酵热,在发酵过程中,菌体对底物的分解利用,以及机械搅拌都要产生一定的热,同时也要散失一部分热,因此发酵热包括发酵过程中产生和散失两方面的热。
1)生物热(Q生物),菌体在生长繁殖过程中,自身产生的热能。
这些热能主要来源于碳水化合物,蛋白质和脂肪的分解。
菌体呼吸强度越大产生的生物热也越大。
2)搅拌热(Q搅拌),在发酵过程中,由机械搅拌在液体中摩擦产生的热。
3)蒸发热(Q蒸发),发酵过程中,由通入的空气经发酵液后从排气孔排出时所带走的部分热。
4)辐射热(Q辐射),发酵液中的部分热量通过罐壁向外辐射,这些热量称为辐射热,辐射热的大小取决于环境的温差,冬天大些,夏天小些。
3、PH对发酵的影响,主要在三个方面:
1)影响菌体的形态,菌体大小、菌丝长短等;
2)影响细胞膜的电荷状态,引起膜的渗透性改变,从而影响到代谢物的分解合成;
3)对某些生物合成途径有明显影响。
4、发酵中pH变化的原因
1)菌体自身对PH有调节能力
2)代谢特性与基质成分的关系,如生理碱性物质,有机氮源硝酸盐,有机酸等经菌体氧化后,可使PH上升,而糖类氧化产生的有机酸,脂肪不完全氧化产生的脂肪酸,铵盐氧化产生的硫酸等可使PH下降。
3)菌体自溶或污染,通气条件变化都可引起PH变化。
5、最适PH的选择与调节
1)最适发酵PH的选择,将初始基质PH值调成不同的梯度,并维持发酵过程中的PH值,同时检查菌体在各间段的生长量,生长量高者即为其最适PH。
产物形成的最适PH则通过测试产物来确定。
2)通过补料控制PH,当发酵液中的PH和氨氮均低时,可通过补加氨水以提高PH和氮的组分,若PH较高而氨氮较低时,则补加(NH)2SO4可达到既补氮又降低PH的目的。
6、氧对需氧发酵的意义,氧在培养液中的存在是有限的,即使被空气饱和的培养液,也只能维持细菌正常呼吸15—30秒,以后菌体的呼吸就将受到限制,这就要求对需氧的发酵工业,必须要有适当的通气条件才能维持一定的生产水平。
1)空气利用率:
通常发酵过程中通入的氧气(空气)其利用率仅1—2%,而99-98%的空气被浪费;而大量的废气又是影起泡沫产生的原因。
2)改进方法:
在发酵生产中,任何通气效率的改进都是降低通气量,并减少泡沫生成。
3)水中的氧溶解度:
氧在水中的溶解度很低,在25℃及1大气压时,其溶解度为:
mgmol/L,在发酵液中为mol/L,且溶氧随着温度上升而下降。
4)亨利常数:
在一大气压力下,液体中氧气的溶解度与总压力和其它气体的存在无关,它只与氧的分压成正比,由此得到亨利常数。
7、影响需氧的因素
1)培养基:
培养基的成分和浓度对菌体的需O2影响较大。
发酵过程中往往采取补料,可使菌体的摄O2率增加。
2)菌龄:
菌种不同其耗O2量也有差别,一般年轻菌体具有较高的呼吸强度。
3)培养条件:
如温度,PH等对菌体的呼吸强度都有影响,在一定范围内,温度越高,营养成分越多,其O2的临界值也相应高。
4)有毒产物的形成和积累:
如NH3、CO2等代谢产物对菌体的呼吸也有影响;
8、影响供氧方面的因素
1)搅拌:
搅拌的效果比气流速度大,即转速的大小对菌体的影响比气流的大小效果大。
搅拌的作用:
将气泡打碎:
从而增加O2传递面积;
使料液形成涡流:
可延长气泡在料液中的停留时间;
使料液增加湍动程度:
减少气泡周围的液膜厚度,而增大KLa值(氧的传递系数)。
(负作用)剪切作用:
搅拌器的叶尖对菌丝或细胞造成的损伤;
(负作用)气封:
气泡过载时,搅拌功率下降,气泡充满整个罐体空间,乃至于从出气口溢出,回落时常导致污染。
2)氧的吸收值(Kla)
3)雷诺数,决定流体流态的准数
4)档板,设置于发酵罐内壁上,一般为4块,其作用是在搅拌时使料液不下旋,形成轴向运动,以提高汽液混合效果,改善O2的传递。
5)空气的流速。
第八章发酵生产参数的检测及自动控制
1、发酵工程要获得高效的生物产品,其主要秘诀
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