發(fā)酵技術(shù)考試

*傳統(tǒng)發(fā)酵工程：利用微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)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。*現(xiàn)代發(fā)酵工程：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)）。*通氣攪拌解決了液體深層培養(yǎng)的供氧問題。*無菌空氣、培養(yǎng)基滅菌、無污染接種、大型發(fā)酵罐的密封與抗污染設(shè)計(jì)解決了耗氧 發(fā)酵中的雜菌污染問題。*通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)的建立意義： 推動(dòng)抗生素工業(yè)乃至整個(gè)發(fā)酵工業(yè)快速發(fā)展 建立了完整的好氧發(fā)酵放大技術(shù)及裝備 奠定了現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)*代謝控制發(fā)酵技術(shù)：應(yīng)用生物化學(xué)的代謝知識(shí)和遺傳學(xué)理論，選育微生物突變株，從而調(diào)控微生物代謝，大量積累目標(biāo)發(fā)酵產(chǎn)物。* 發(fā)酵工業(yè)的特點(diǎn) 發(fā)酵過程一般是在常溫常壓下進(jìn)行的生化反應(yīng)，反應(yīng)安全，要求條件較簡(jiǎn)單。 可用較廉價(jià)原料生產(chǎn)較高價(jià)值產(chǎn)品。 反應(yīng)專一性強(qiáng)。 能夠?qū)Ｒ恍缘睾透叨冗x擇性地對(duì)某些較為復(fù)雜的化合物進(jìn)行特定部位的生物轉(zhuǎn)化修飾。 發(fā)酵過程中對(duì)雜菌污染的防治至關(guān)重要。 菌種是關(guān)鍵。 發(fā)酵生產(chǎn)不受地理、氣候、季節(jié)等自然條件限制。工業(yè)對(duì)菌種的要求*1、培養(yǎng)基原料來源廣、廉價(jià)，且生成的目的產(chǎn)物的產(chǎn)量高； 2、生長(zhǎng)較快，發(fā)酵周期短； 3、培養(yǎng)條件易控制； 4、抗噬菌體及雜菌能力強(qiáng)； 5、菌株不易變異退化； 6、對(duì)設(shè)備放大的適應(yīng)性強(qiáng)； 7、菌體本身不能是病原菌；工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)菌種來源 *v 1 、從自然界分離篩選v 2 、從菌種保藏機(jī)構(gòu)獲得v 3、從生產(chǎn)過程中已有的菌種中篩選發(fā)生正突變的優(yōu)良菌種以從自然界篩選菌種為例，篩選步驟：*1、樣品的采集 2、目的菌的富集培養(yǎng) 4、菌種的初篩 5、菌種的復(fù)篩 6、菌種發(fā)酵性能的鑒定 7、菌種的保藏u *初篩菌種的目的 是除去大部份（8090 ）明確不符合要求的菌株，盡量保留優(yōu)良菌株；以量為主，精確為次；盡可能簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)。 * 初篩：以迅速篩出大量的達(dá)到初步要求的分離菌落為目的，以量為主。* 復(fù)篩：則是精選，以質(zhì)為主，也就是以精確度為主。*用各種物理、化學(xué)的因素人工誘發(fā)基因突變進(jìn)行的篩選，稱為誘變育種。* 誘變劑：能夠提高生物體突變頻率的物質(zhì)稱為誘變劑 常用誘發(fā)劑及其特點(diǎn) *物理誘變劑紫外線、X-射線、 -射線、 快中子特點(diǎn)：紫外線方便、有效、使用安全，其他的幾種射線有一定的穿透力化學(xué)誘變劑堿基類似物、吖啶類、烷化劑特點(diǎn)：高效、經(jīng)濟(jì)、但應(yīng)注意使用安全出發(fā)菌株的選擇*1.選擇純種 2. 平均發(fā)酵單位要高，且發(fā)酵單位的波動(dòng)幅度不同，搖瓶間所測(cè)得結(jié)果的最高值和最低值之差要小。3.有良好的代謝特性4.選擇對(duì)誘變劑敏感的菌株。5.選用多個(gè)出發(fā)菌株進(jìn)行誘變收效較較快。 誘變劑的選擇 *野生型菌株(遺傳性不穩(wěn)定):用緩和的誘變劑。 遺傳性穩(wěn)定的菌株:先要用強(qiáng)烈的不常用的誘變譜廣的誘變劑處理，使其發(fā)生強(qiáng)烈的變異，然后再用緩和的誘變劑進(jìn)行處理或多次自然分離。 要考慮誘變劑的作用機(jī)理來選擇誘變劑，兩種誘變劑復(fù)合使用效果好。 最適劑量(有2種觀點(diǎn))：殺菌率90%99%較好，甚至99.9%;殺菌率75%85菌種保藏原理 *通過保持 缺營(yíng)養(yǎng)，缺氧，干燥和低溫， 使菌種處于“休眠狀態(tài)”，抑制其繁殖能力。常用的菌種保藏方法*1、斜面低溫保藏法 2、石蠟油封保藏法 3、冷凍干燥法 4、液氮超低溫凍結(jié)法等 5、砂土保藏法 斜面低溫保藏法(定期移植法）* 將菌種接種在適宜的斜面培養(yǎng)基上，待菌種生長(zhǎng)完全后，置于4左右的冰箱中保藏，每隔一定時(shí)間（13月）再轉(zhuǎn)接至新的斜面培養(yǎng)基上。 適用于細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌等大多數(shù)微生物菌種的短期保藏及不宜用冷凍干燥保藏的菌種。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便易行，容易推廣，存活率高，故科研和生產(chǎn)上對(duì)經(jīng)常使用的菌種大多采用這種保藏方法。u 缺點(diǎn)：菌株仍有一定程度的代謝活動(dòng)能力，保藏期短，傳代次數(shù)多，菌種較容易發(fā)生變異和被污染。礦油封藏法（液體石蠟保藏法）* 在無菌條件下，將滅過菌并已蒸發(fā)掉水分的液體石蠟倒入培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，高出斜面頂端lcm，使培養(yǎng)物與空氣隔絕，加膠塞并用固體石蠟封口后，垂直放在室溫或4冰箱內(nèi)保藏。保存期為1年。優(yōu)點(diǎn)：1、保存時(shí)間長(zhǎng)，能使保藏期達(dá)12年。2、操作簡(jiǎn)單，適于保藏霉菌、酵母菌、放線菌、好氧性細(xì)菌等，對(duì)霉菌和酵母菌的保藏效果較好。缺點(diǎn)：1、對(duì)很多厭氧性細(xì)菌的保藏效果較差，2、不適用于某些能分解烴類的菌種。冷凍（真空）干燥保藏法 *v 簡(jiǎn)稱：凍干法。用保護(hù)劑制備擬保藏菌種的細(xì)胞懸液或孢子懸液于安瓿管中，再在低溫下快速將含菌樣凍結(jié)，并減壓抽真空，使水升華將樣品脫水干燥，形成完全干燥的固體菌塊。并在真空條件下立即融封，造成無氧真空環(huán)境，最后置于低溫下，使微生物處于休眠狀態(tài)，而得以長(zhǎng)期保藏。v 常用的保護(hù)劑有脫脂牛奶、血清、淀粉、葡聚糖等高分子物質(zhì)。冷凍（真空）干燥保藏法優(yōu)缺點(diǎn)*1、同時(shí)具備低溫、干燥、缺氧的菌種保藏條件，保藏期長(zhǎng)，一般達(dá)515年，2、存活率高，變異率低，較理想。3、除不產(chǎn)孢子的絲狀真菌不宜用此法外，其他大多數(shù)微生物均適用。4、操作比較煩瑣，技術(shù)要求較高，且需要凍干機(jī)等設(shè)備。液氮超低溫保藏法的優(yōu)缺點(diǎn) *u 1、操作簡(jiǎn)便、高效、保藏期一般可達(dá)到15年以上，是目前被公認(rèn)的最有效的菌種長(zhǎng)期保藏技術(shù)之一。u 2、除了少數(shù)對(duì)低溫?fù)p傷敏感的微生物外，該法適用于各種微生物菌種的保藏。u 3、可使用各種培養(yǎng)形式的微生物進(jìn)行保藏，無論是孢子或菌體、液體培養(yǎng)物或固體培養(yǎng)物均可采用該保藏法。u 缺點(diǎn)：需購(gòu)置超低溫液氮設(shè)備，且液氮消耗較多，操作費(fèi)用較高。菌種保藏注意事項(xiàng) *1.選擇適當(dāng)?shù)谋２胤椒?.選取新鮮的生長(zhǎng)豐滿的菌種來保藏。3.嚴(yán)格控制傳代次數(shù)，培養(yǎng)基碳源要少些，營(yíng)養(yǎng)貧乏些。沙土管注意干燥，真空冷凍干燥的真空度要高。4.保藏一定時(shí)間后要重新復(fù)壯，再保藏。5.保藏過程要防止染菌。6 保藏菌種恢復(fù)培養(yǎng)基時(shí)，要移接到保藏以前所用的同一培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，以維持優(yōu)良性能的穩(wěn)定。種子罐級(jí)數(shù)的確定 * 一級(jí)種子培養(yǎng) 二級(jí)發(fā)酵 二級(jí)種子培養(yǎng) 三級(jí)發(fā)酵 三級(jí)種子培養(yǎng) 四級(jí)發(fā)酵 種子罐的級(jí)數(shù)主要決定于菌種的性質(zhì)和菌體生長(zhǎng)速度及發(fā)酵設(shè)備的合理應(yīng)用。v 種子罐級(jí)數(shù)越少，越有利于簡(jiǎn)化工藝，便于控制，減少染菌；v 種子罐級(jí)數(shù)取決于：*種子的性質(zhì)（生長(zhǎng)繁殖性能）；孢子瓶中孢子的密度; 孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速度；發(fā)酵罐中種子的最低接種量； 種子罐與發(fā)酵罐的容積比。影響種子質(zhì)量的主要因素 *v 1、培養(yǎng)基：v 主要是碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)素和水等。v 選用原則：組分簡(jiǎn)單，來源豐富，價(jià)格便宜，取材方便等。種子培養(yǎng)基是培養(yǎng)菌體的（以菌體增殖為主要目的），應(yīng)該是糖份少而氮源多些。2.培養(yǎng)溫度和濕度最適溫度，特別是孢子培養(yǎng)過程中。龜裂鏈霉菌斜面培養(yǎng)溫度為36.5-37 微生物的最佳生長(zhǎng)溫度與生產(chǎn)溫度是相對(duì)的可通過馴化改變 對(duì)于孢子的培養(yǎng)，尤其是固體培養(yǎng)，斜面培養(yǎng)與相對(duì)濕度有關(guān)3. 培養(yǎng)時(shí)間孢子培養(yǎng)時(shí)間對(duì)土霉素菌種的影響斜面培養(yǎng)4.5天，孢子尚未成熟冷藏78天菌絲開始自溶斜面培養(yǎng)5天，孢子完全成熟冷藏20天也沒有自溶現(xiàn)象4、種齡種齡：過老過嫩都不好； 細(xì)菌以對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期為宜（霉菌）； 酵母以二倍體細(xì)胞為好； 最適種齡根據(jù)本批種子質(zhì)量來確定。 細(xì)菌種齡 7-24小時(shí)；霉菌種齡16-50小時(shí)。放線菌種齡21-64小時(shí) 5、接種量接種量移入發(fā)酵罐的種子液和移種后發(fā)酵液的體積比例。接種量 f （ 菌種特性；種子質(zhì)量；發(fā)酵條件等）抗生素發(fā)酵 715氨基酸、有機(jī)酸、溶劑發(fā)酵15 。 6、pH值：7、染菌的控制8、通氣攪拌9、泡沫發(fā)酵罐的接種量的大小與菌種特性、種子質(zhì)量和發(fā)酵條件等有關(guān)。不同微生物其發(fā)酵的接種量是不同的。* 接種量的大小決定于生產(chǎn)菌種在發(fā)酵罐中的繁殖速度。 * 培養(yǎng)基：廣義上講培養(yǎng)基是指一切可供微生物細(xì)胞生長(zhǎng) 繁殖所需的一組營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和原料。 同時(shí)培養(yǎng)基也為微生物培養(yǎng)提供除營(yíng)養(yǎng)外的其它所必須的條件。 一、設(shè)計(jì)工業(yè)發(fā)酵的培養(yǎng)基應(yīng)遵循原則* 1、必須提供合成微生物細(xì)胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分；2、有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高單位營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換率。3、有利于提高產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力。4、有利于提高產(chǎn)物的合成速度，縮短發(fā)酵周期。5、盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物分離純化。6、原料價(jià)格低廉，質(zhì)量穩(wěn)定，取材容易。7、所用的原料盡可能減少對(duì)發(fā)酵過程中的通氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率。降低能耗。8、有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少“三廢”物質(zhì)。葡萄糖過多，會(huì)引起葡萄糖效應(yīng)*即會(huì)過分地加速菌體的呼吸，使培養(yǎng)基中的溶解氧供不應(yīng)求，使一些中間代謝產(chǎn)物（如丙酮酸、乳酸、乙酸等）不能完全氧化而積累在菌體內(nèi)或培養(yǎng)基中，導(dǎo)致pH下降，影響某些酶的活性，從而抑制微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成。 * 正確使用生理酸堿性物質(zhì)，對(duì)穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程的pH有積極作用。 * 所以選擇合適的無機(jī)氮源有兩層意義： (1) 滿足菌體生長(zhǎng); (2) 穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH。* 使用氨水時(shí)要注意： (1) 要少量多次流加，加強(qiáng)攪拌，防止局部過堿。（2）使用前用石棉等介質(zhì)過濾，除去多種嗜堿性微生物，防止染菌。*玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，其中固體物含量在50?？扇苄缘鞍?、生長(zhǎng)因子（生物素）、苯乙酸還含有有機(jī)酸、還原糖、磷、微量元素、生長(zhǎng)素。 使用什么樣的玉米漿才能使發(fā)酵的進(jìn)程更優(yōu)化、發(fā)酵結(jié)果更穩(wěn)定？*v 因?yàn)橐后w玉米漿不均一、穩(wěn)定性差、極容易沉淀，夏天更易染菌變質(zhì)而導(dǎo)致其有效成分的喪失或不足，從而影響發(fā)酵的穩(wěn)定性。所以，現(xiàn)今微生物技術(shù)領(lǐng)先的大型發(fā)酵企業(yè)（尤其是某些技術(shù)先進(jìn)的抗菌素和酶制劑廠家）都紛紛改用玉米漿的最新?lián)Q代產(chǎn)品“高氮”型玉米漿干粉，因其有著極大的優(yōu)點(diǎn)，且蛋白質(zhì)含量可高達(dá)50%.1. 有機(jī)氮源和無機(jī)氮源應(yīng)當(dāng)混合使用*早期：容易利用易同化的氮源無機(jī)氮源。中期：菌體的代謝酶系已形成、則利用蛋白質(zhì)C：N f ( 菌種、發(fā)酵階段、碳源種類、氮源種類、通氣強(qiáng)度 、攪拌強(qiáng)度等等)，無完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。* 一般來說，細(xì)菌和酵母細(xì)胞的碳氮比為5:1，霉菌細(xì)胞的碳氮比為10:1，所以霉菌 培養(yǎng)基的碳氮比大而細(xì)菌的碳氮比小。* 培養(yǎng)基的碳氮比不僅會(huì)影響微生物菌體的生長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)影響到發(fā)酵的代謝途徑。不同的微生物菌種、不同的發(fā)酵產(chǎn)物所要求的碳氮比是不同的，即使是同一微生物在不同的培養(yǎng)階段，對(duì)培養(yǎng)基的碳氮比的要求也是不一樣的。三、無機(jī)鹽的微量元素作用 *構(gòu)成菌體成分；作為酶活性基的組成部分或維持酶的活性；調(diào)節(jié)滲透壓、pH值、氧化還原電位等；作為自養(yǎng)菌的能源4、無機(jī)鹽的微量元素使用注意點(diǎn)*A. 有的來源可能帶有過多的某種無機(jī)離子和微量元素在發(fā)酵過程中必須加以考慮。B. 要避免鈣鹽過多時(shí)，以免形成磷酸鈣沉淀。因此，當(dāng)培養(yǎng)基中的磷和鈣的濃度都很高時(shí)，可將兩者分別滅菌或逐步加；C.先要將配好的培養(yǎng)基用堿調(diào)到pH近中性，再將碳酸鈣加入培養(yǎng)基中，保留其緩沖力。生物素是B族維生素，影響細(xì)胞膜的透性* 前體指某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產(chǎn)物物分子中去，而其自身的結(jié)構(gòu)并沒有多大變化，但是產(chǎn)物的產(chǎn)量卻因加入前體而有較大的提高。斜面培養(yǎng)基特點(diǎn)：*1.富含有機(jī)氮源，少含或不含糖分。有機(jī)氮有利于菌體的生長(zhǎng)繁殖，能獲得更多的細(xì)胞。2.但對(duì)于放線菌或霉菌的產(chǎn)孢子培養(yǎng)基，則氮源和碳源均不宜太豐富，否則容易長(zhǎng)菌絲而較少形成孢子。3.斜面培養(yǎng)基中宜加少量無機(jī)鹽類，供給必要的生長(zhǎng)因子和微量元素。 種子培養(yǎng)基特點(diǎn)：*1.用于孢子發(fā)芽生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)要求豐富、完全，氮源和生長(zhǎng)因子含量較高。2.各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度不必太高。3.最后一級(jí)的種子培養(yǎng)基成份要接近于發(fā)酵培養(yǎng)基，以縮短停滯期。、發(fā)酵培養(yǎng)基*作用：最大限度地獲得目的產(chǎn)物。 。 要滿足菌體生長(zhǎng)、繁殖的需要。 但比種子培養(yǎng)基稍不豐富。 要有合成產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進(jìn)劑等。 如果生長(zhǎng)和合成產(chǎn)物的最佳條件不同時(shí)，可考慮分批補(bǔ)料。l 對(duì)于抗生素發(fā)酵的種子培養(yǎng)，快速利用碳（氮）源比例要相對(duì)高一些（有利于大量快速生長(zhǎng)）。*l 在產(chǎn)物合成階段快速利用碳（氮）源比例要相對(duì)低一些（有利于次級(jí)代謝產(chǎn)物抗生素的大量合成）。或采用流加的辦法。*一、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)與優(yōu)化過程一般的思路。1、根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)、菌種特性、發(fā)酵工藝的要求，提取工藝要求及經(jīng)濟(jì)可行的培養(yǎng)基成分來源，初步確定可能的培養(yǎng)基組分；2、通過單因子實(shí)驗(yàn)搖瓶確定最為適合的的各個(gè)培養(yǎng)基組分及其最適濃度；3、最后通過多因子實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化培養(yǎng)基的各種成分及其最適濃度。 以合成培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，摸索實(shí)驗(yàn)條件。首先是其成份的確定，其次確定培養(yǎng)基配比，然后確定各種重要金屬和非金屬離子對(duì)發(fā)酵的影響，確定最適范圍和最佳用量。最后在復(fù)合培養(yǎng)基上試驗(yàn)。4、中、小試發(fā)酵罐規(guī)模進(jìn)一步優(yōu)化配方。5、在生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)化培養(yǎng)基配方。一、培養(yǎng)基設(shè)計(jì)時(shí)候要注意的一些問題*1、滿足菌體的同化能力，營(yíng)養(yǎng)組成豐富，濃度恰當(dāng)，滿足不同培養(yǎng)需求。 菌體的同化能力 保證所選用的營(yíng)養(yǎng)成分是微生物能夠利用的。2、在一定的條件下，各原料之間彼此不反應(yīng)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。3、黏度適中，具有適當(dāng)?shù)臐B透壓。4、注意與代謝產(chǎn)物合成過程中的調(diào)節(jié)關(guān)系，有利于產(chǎn)物合成。5、既不影響通氣與攪拌的效果，又不影響或稍微影響產(chǎn)物的分離精制和廢物處理。6、盡可能因地制宜，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，成本低，來源豐富，質(zhì)量穩(wěn)定，并盡量采用非糧代用品。7、考慮碳源、氮源時(shí)，要注意迅速利用的碳氮與緩慢利用碳氮相互配合。取長(zhǎng)補(bǔ)短。8、選用適當(dāng)?shù)奶嫉取?、注意生理酸、堿性鹽和pH緩沖劑的加入和搭配。10、可以根據(jù)物料平衡來計(jì)算用量多少。11、原料的來源不同，加工手段不同，成分有區(qū)別。12、水質(zhì)對(duì)培養(yǎng)基有影響。13、滅菌過程對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)量有影響。注意代謝調(diào)節(jié)物的影響 * 有些物質(zhì)存在于培養(yǎng)基中往往能明顯地促進(jìn)或抑制發(fā)酵產(chǎn)物的形成。 （1）前體物質(zhì) （2）誘導(dǎo)劑 （3）阻遏物及抑制劑 （4）金屬離子金屬離子的影響 * 有些種類的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)金屬離子相當(dāng)敏感，因?yàn)橛行┙饘匐x子是中間代謝酶的抑制劑或激活劑。（設(shè)備材質(zhì)，內(nèi)襯） 因此對(duì)于有重大影響的金屬離子必須嚴(yán)格控制。如檸檬酸發(fā)酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響產(chǎn)量， 鈣離子對(duì)細(xì)菌淀粉酶的生產(chǎn)有促進(jìn)作用， 鈷離子對(duì)葡萄糖異構(gòu)酶的發(fā)酵是必需。4）pH值具體控制方法 *（1）在配制培養(yǎng)基時(shí)考慮所用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使 pH值適合。注意有些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被利用后培養(yǎng)基的pH變化情況。（2）直接加入酸或堿或流加某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH。（3）在培養(yǎng)基中添加具有一定緩沖能力的物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)物。四一、染菌的危害 * * *v （1）染菌使基質(zhì)或產(chǎn)物因雜菌的消耗而損失，生產(chǎn)能力下降；v （2）雜菌產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物，使產(chǎn)物的提取和分離變得困難，產(chǎn)品的質(zhì)量下降；v （3）雜菌大量繁殖會(huì)改變pH值，從而使反應(yīng)發(fā)生異常變化；v （4）雜菌可能會(huì)分解產(chǎn)物；如果發(fā)生噬菌體污染，微生物被裂解，而使生產(chǎn)失敗。舉例說明染菌對(duì)于不同發(fā)酵過程的危害程度 不同？*首先生產(chǎn)不同品種，污染不同種類和性質(zhì)的雜菌對(duì)發(fā)酵影響不同；1、細(xì)菌發(fā)酵（周期短，營(yíng)養(yǎng)不豐富）：噬菌體 2、霉菌發(fā)酵（周期長(zhǎng)，產(chǎn)物復(fù)雜，染菌復(fù)雜）3、酵母發(fā)酵細(xì)菌污染及野生酵母菌污染對(duì)不同發(fā)酵時(shí)期染菌對(duì)發(fā)酵的影響 * * *v 種子擴(kuò)大時(shí)期污染：危害大，棄去v 發(fā)酵前期染菌：危害大，重新滅菌，接種v 發(fā)酵中期染菌：危害大,及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，根據(jù)情況采取不同方法控制。v 發(fā)酵后期：影響小些，一般可以繼續(xù)進(jìn)行，提前放罐。何謂“倒種” ？當(dāng)種子受到雜菌污染又無備用種子時(shí)，為了保證發(fā)酵生產(chǎn)正常進(jìn)行，從發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液中挑取一部分當(dāng)作種子，接入到新的發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，叫“倒種環(huán)境污染 是噬菌體染菌的主要根源？ 至今最有效的防治噬菌體染菌的方法是什么? *以凈化環(huán)境為中心的綜合防治法, 主要有凈化生產(chǎn)環(huán)境、消滅環(huán)境污染源、提高空氣的凈化度、保證純種培養(yǎng)、輪換使用不同類型的菌種; 使用抗噬菌體的菌種, 改進(jìn)設(shè)備裝置消滅死角、遵從操作規(guī)范等.4、過濾滅菌 *原理：截留微生物，達(dá)到除菌目的。適用范圍：僅適用于澄清液體（例如 氨水）和氣體的除菌。5、濕熱滅菌 *. 原理 ：飽和水蒸汽冷凝時(shí)放出大量的冷凝熱。2. 滅菌效果：溫度升高10時(shí) 對(duì)耐熱芽孢的滅菌速度增加的倍數(shù)可達(dá)到810倍，對(duì)營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞則更高。3. 可行性： 蒸汽的價(jià)格低廉、來源方便、滅菌效果可靠。培養(yǎng)基、設(shè)備管道的滅菌。4. 滅菌條件 ：121 （表壓0.1 MPa）水蒸汽，維持30 分鐘。熱阻是指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時(shí)間。*v 滅菌時(shí)殺死微生物的E大于培養(yǎng)基成分破壞的 E ，因此，隨溫度的上升，比死亡速率常數(shù)增加倍數(shù)要大于培養(yǎng)基成分分解的速率。* * *培養(yǎng)基滅菌一般選擇高溫快速滅菌法。消除高溫有害影響的措施* (1）采用特殊加熱滅菌法(連續(xù)滅菌方法) （2）對(duì)易破壞的含糖培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌時(shí)，應(yīng)先將糖 液與其他成分分別滅菌后再合并； （3）對(duì)含Ca2+或Fe3+的培養(yǎng)基與磷酸鹽先作分別滅菌，然后再混合，就不易形成磷酸鹽沉淀； （4）對(duì)含有在高溫下易破壞成分的培養(yǎng)基（如含糖組合培養(yǎng)基）可進(jìn)行低壓滅菌。3、連續(xù)滅菌（連消）的優(yōu)缺點(diǎn) * * *1) 提高產(chǎn)量，設(shè)備利用率高；2) 與分批滅菌比較，培養(yǎng)液受熱時(shí)間短，培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少；3) 產(chǎn)品質(zhì)量較易控制，蒸汽負(fù)荷均衡，操作方便；4) 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于自動(dòng)控制。5) 對(duì)物料要求高。6) 還需要一組設(shè)備，設(shè)備投資大。5、影響滅菌效果的因素 * * *1、微生物種類及菌齡：不同的微生物 k 值不同。細(xì)胞 中水含量及菌齡 2、初始菌量： 培養(yǎng)基中微生物的數(shù)量越多，達(dá)到要求滅菌所需的滅菌時(shí)間也越長(zhǎng) 3、培養(yǎng)基成份：油脂、蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性。 4、傳熱與混合狀況：影響受熱均勻度。 培養(yǎng)基中固體顆粒的存在影響熱穿透。 5、空氣排除情況：蒸汽中空氣的存在降低蒸汽分壓和滅菌溫度。 6、pH：酸性 pH 下可加快微生物熱死速率 。影響滅菌的因素 * * *（1）培養(yǎng)基成分l 培養(yǎng)基中脂肪、糖分和蛋白質(zhì)的含量越高，微生物的熱死亡速度就越慢。l 熱死溫度下，脂肪、糖分和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在微生物細(xì)胞外面形成一層薄膜，該薄膜能有效保護(hù)微生物細(xì)胞抵抗不良環(huán)境，所以滅菌溫度相應(yīng)要高些。2）培養(yǎng)基的物理狀態(tài)l 固體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間要比液體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間長(zhǎng)，假如100 時(shí)液體培養(yǎng)基的滅菌時(shí)間為1 h，而固體培養(yǎng)基則需要2-3 h 才能達(dá)到同樣的滅菌效果。l 液體培養(yǎng)基中水的傳熱系數(shù)要比有機(jī)固體物質(zhì)大得多。實(shí)際中，對(duì)于含有小于1 mm 的顆粒培養(yǎng)基，可不必考慮顆粒對(duì)滅菌的影響，但對(duì)于含有少量大顆粒及粗纖維的培養(yǎng)基的滅菌，則要適當(dāng)提高溫度，且在不影響培養(yǎng)基質(zhì)量的條件下，采用粗過濾的方法預(yù)先處理，以防止培養(yǎng)基結(jié)塊而造成滅菌的不徹底。3）培養(yǎng)基的pH培養(yǎng)基的pH值越低，滅菌所需要的時(shí)間越短。（4）培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量 培養(yǎng)基中微生物的數(shù)量越多，達(dá)到要求滅菌所需的滅菌時(shí)間也越長(zhǎng)。因此在實(shí)際生產(chǎn)中不宜采用嚴(yán)重霉腐的原料和腐敗的水質(zhì)，因?yàn)檫@類原料中不但有效成分少，而且微生物數(shù)量多，徹底滅菌比較困難。5）微生物細(xì)胞中水含量 微生物濕熱死亡的原因主要是由于菌體蛋白質(zhì)的凝固失活，而蛋白凝固的溫度與水分有密切的關(guān)系。 在一定范圍內(nèi)，微生物細(xì)胞含水分越多，則蛋白質(zhì)的凝固溫度越低，也就越容易受熱凝固而喪失生命活力。6）微生物細(xì)胞菌齡 微生物細(xì)胞菌齡不同對(duì)高溫的抵抗能力也不同，年老細(xì)胞對(duì)不良環(huán)境的抵抗力要比年輕細(xì)胞強(qiáng)，這與細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含水量有關(guān)，年老細(xì)胞中水分含量低，年輕細(xì)胞含水量高因此，年輕細(xì)胞容易被殺死。7）微生物的耐熱性l 一般講，無芽孢的細(xì)菌或霉菌孢子在100 以下加熱35 min都可被殺死，但是有些細(xì)菌芽孢的熱阻較大，100 ，30 min仍未被殺死，所以滅菌的徹底與否應(yīng)與殺死細(xì)菌芽孢為標(biāo)準(zhǔn)l 各種微生物對(duì)熱的抵抗力是不同的，細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)體、酵母霉菌的菌絲體對(duì)熱較為敏感，而放線菌、酵母、霉菌孢子比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的抗熱性要強(qiáng)，細(xì)菌芽孢的抗熱性就更強(qiáng)。8）空氣排除情況l 蒸汽滅菌過程中，溫度的控制是通過控制罐內(nèi)的蒸汽壓力來實(shí)現(xiàn)。l 壓力表所顯示的壓力應(yīng)與罐內(nèi)蒸汽壓力相對(duì)應(yīng)，即壓力表的壓力所對(duì)應(yīng)的溫度是罐內(nèi)的實(shí)際溫度。l 如果罐內(nèi)空氣排除不完全，壓力表所顯示的壓力就不單是罐內(nèi)的蒸汽壓力，還包括了空氣分壓，因此此時(shí)罐內(nèi)的實(shí)際溫度就低于壓力表顯示壓力所對(duì)應(yīng)的溫度，以致造成滅菌溫度不夠而滅菌不徹底。9）攪拌在整個(gè)滅菌過程中，必須保持培養(yǎng)基在罐內(nèi)始終均勻地充分翻動(dòng)，使培養(yǎng)基不致因翻動(dòng)不均勻造成局部過熱，從而過多破壞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或造成局部（亦稱死角）溫度過低而殺菌不透，要保證培養(yǎng)基翻動(dòng)良好。10）泡沫l 因?yàn)榕菽械目諝庑纬筛魧?，使熱量難以傳遞，使熱量難以滲透進(jìn)去，不易達(dá)到微生物的致死溫度，從而導(dǎo)致滅菌不徹底。l 泡沫的形成主要是由于進(jìn)汽排汽不均衡而致。如果在滅菌過程中突然減少進(jìn)氣或加大排汽，則立即會(huì)出現(xiàn)大量泡沫，對(duì)極易發(fā)泡的培養(yǎng)基應(yīng)加消泡劑以減少泡沫量。五優(yōu)良種子應(yīng)具備的條件 * 生長(zhǎng)活力強(qiáng)，延遲期短； 生理狀態(tài)穩(wěn)定； 濃度及總量能滿足發(fā)酵罐接種量的要求； 無雜菌污染，保證純種發(fā)酵； 適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力穩(wěn)定種子罐級(jí)數(shù)的確定 * 種子擴(kuò)大的級(jí)數(shù)：制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù) 級(jí)數(shù)愈少，愈利于簡(jiǎn)化工藝及控制，并可減少種子罐污染雜菌的機(jī)會(huì)，減少消毒及值班工作量，減少因種子罐生長(zhǎng)異常而造成的發(fā)酵波動(dòng)。*確定種子罐級(jí)數(shù)的原則* 菌種的性質(zhì)(如菌種傳代后的穩(wěn)定性) 瓶中的孢子數(shù)，孢子發(fā)芽及菌絲繁殖速度 發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)液的最低接種量 種子罐與發(fā)酵罐的容積比 生產(chǎn)規(guī)模 隨工藝條件的改變作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整種子質(zhì)量的判斷方法*v 通常檢測(cè)的培養(yǎng)液中參數(shù) pH是否在種子要求的范圍之內(nèi) 糖、氨基氮、磷酸鹽的含量 菌絲形態(tài)、菌絲濃度和培養(yǎng)液外觀 有無雜菌污染 v 其他參數(shù)，如接種前酶活、種子罐的溶氧和尾氣等 實(shí)驗(yàn)室種子制備 *v 無菌方式接保藏的菌種至斜面培養(yǎng)基上，成熟后挑選正常菌落至試管斜面和搖瓶。v 菌種產(chǎn)孢子能力強(qiáng)及孢子發(fā)芽、生長(zhǎng)繁殖迅速，可用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)孢子v 菌種產(chǎn)孢子能力不強(qiáng)或孢子發(fā)芽慢，可用搖瓶液體培養(yǎng)法v 不產(chǎn)孢子的菌種，保藏基礎(chǔ)上，在一定溫度下活化即可接種齡 *種子罐中培養(yǎng)的菌體從開始到移入下一級(jí)種子罐或發(fā)酵罐時(shí)的培養(yǎng)時(shí)間。種子培養(yǎng)期應(yīng)取菌種的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期為宜，菌種過嫩或過老，不但延長(zhǎng)發(fā)酵周期，而且會(huì)降低產(chǎn)量。大量地接入培養(yǎng)成熟的菌種的優(yōu)點(diǎn)：* 縮短生長(zhǎng)過程的延緩期，因而縮短了發(fā)酵周期，提高了設(shè)備利用率 節(jié)約發(fā)酵培養(yǎng)的動(dòng)力消耗 有利于減少染菌機(jī)會(huì)影響種子質(zhì)量的因素*v 原材料質(zhì)量v 培養(yǎng)溫度v 濕度v 通氣與攪拌v 斜面冷藏時(shí)間v 培養(yǎng)基v pH六 (3) Ccr的定義n 微生物的比耗氧速率受發(fā)酵液中氧的濃度的影響，各種微生物對(duì)發(fā)酵液中溶氧濃度有一個(gè)最低要求，即不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度，稱為臨界氧濃度，以Ccr表示。*（四）溶解氧控制的意義*n 溶解氧濃度對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的影響可能是不同的，所以須了解長(zhǎng)菌階段和代謝產(chǎn)物形成階段的最適需氧量。 n 氧傳遞速率已成為許多好氣性發(fā)酵產(chǎn)量的限制因素。n 目前,在發(fā)酵工業(yè)上氧的利用率很低，因此提高傳氧效率,就能大大降低空氣消耗量,從而降低設(shè)備費(fèi)和動(dòng)力消耗,且減少泡沫形成和染菌的機(jī)會(huì), 大大提高設(shè)備利用率。n 供氧方面主要阻力是氣膜和液膜阻力 *n 耗氧方面主要阻力是細(xì)胞團(tuán)內(nèi)與細(xì)胞膜阻力*（一）影響氧傳遞的因素 *由氣液傳遞速率方程 可知，影響氧傳遞速率的因素（即影響供氧的因素）有：1. 影響推動(dòng)力C*-CL的因素 （影響比表面積a的因素，影響液膜傳遞系數(shù)kL的因素） 2. kLa的影響因素影響KLa的因素 *1設(shè)備參數(shù) 發(fā)酵罐的形狀，結(jié)構(gòu)（幾何參數(shù)） 攪拌器，空氣分布器（幾何參數(shù)） 通氣：表觀線速度Ws 操作條件 攪拌：轉(zhuǎn)速N，攪拌功率PG 發(fā)酵液體積V，液柱高度HL 發(fā)酵液的性質(zhì)：如影響發(fā)酵液性質(zhì)的表面活性劑、離子 強(qiáng)度、菌體量A. 攪拌對(duì)KLa的影響 * 轉(zhuǎn)速 N 通氣攪拌功率 PG KLa 攪拌作用(影響KLa原理) 將通入培養(yǎng)液的空氣分散成細(xì)小的氣泡，防止小氣泡的凝并，從而增大氣液相的接觸面積，即aKLa溶氧 攪拌產(chǎn)生渦流，延長(zhǎng)氣泡在液體中的停留時(shí)間，溶氧 攪拌造成湍流，減小氣泡外滯流液膜的厚度，從而減小傳遞過程的阻力，即1/KLKLKLa溶氧 攪拌使菌體分散，避免結(jié)團(tuán)，有利于固液傳遞中接觸面積的增加，使推動(dòng)力均一；同時(shí)，也減少菌體表面液膜的厚度，有利于氧的傳遞。 轉(zhuǎn)速 N 并不是越大越好 剪切力， 對(duì)細(xì)胞損傷，對(duì)形態(tài)破壞 PG,發(fā)酵期間攪拌熱,增加傳熱負(fù)荷 B. 通氣量 Q 對(duì)KLa的影響: n 在通氣量Q較低時(shí), Q氣速 Ws KLaC. 通氣、攪拌的關(guān)聯(lián)對(duì)KLa的影響 n 從公式上看, PG, Ws, KLa, 但Ws的增加是有上限的, 當(dāng)Ws (Ws)m, Ws會(huì)通過 、 來影響PG,導(dǎo)致PG嚴(yán)重下降. Ws (Ws)m， PG ，KLa 當(dāng)通氣量超過一定上限時(shí), 攪拌器就不能有效地將空氣泡分散到液體中去, 而在大量氣泡中空轉(zhuǎn), 發(fā)生“過載”現(xiàn)象, 此時(shí)攪拌功率PG會(huì)大大下降, KLa也會(huì)大大下降。 只有Q，N同時(shí)提高，PG才不會(huì)大大 下降，KLa。A. 設(shè)備規(guī)模的影響*n 單位體積的液體的攪拌功率的指數(shù)隨培養(yǎng)裝置的規(guī)模而相應(yīng)變化 如: 小試 9L=0.95 中試 500L=0.67 生產(chǎn)規(guī)模 27T54T=0.50 可見, 在放大過程中, KLa在相同條件下會(huì)減小.七一、影響發(fā)酵溫度的因素*（1）發(fā)酵熱：發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。菌分解基質(zhì)產(chǎn)生熱量，攪拌產(chǎn)生熱量，罐壁散熱，水分蒸發(fā)、空氣排氣帶走熱量，發(fā)酵熱引起發(fā)酵溫度的上升。發(fā)酵熱大，溫度上升快；發(fā)酵熱小，溫度上升慢。（2）生物熱Q生物 微生物在生長(zhǎng)繁殖過程中，產(chǎn)生熱量，部分用來合成高能化合物，供微生物合成和代謝活動(dòng)的需要，部分用來合成產(chǎn)物，其余部分則以熱形式散發(fā)出來，這部分熱叫生物熱。l 微生物的好氧培養(yǎng)產(chǎn)生的熱比厭氧培養(yǎng)多。（3）攪拌熱 Q攪拌 l 攪拌熱與攪拌功率有關(guān)，可用下式計(jì)算：l Q攪拌= P8604186.8 J/h（4）蒸發(fā)熱 Q蒸發(fā) 通氣時(shí)引起發(fā)酵液的水分蒸發(fā)所需的熱量叫蒸發(fā)熱，此外排氣也會(huì)帶走部分熱量叫顯熱 Q顯，顯熱很小，一般可忽略。l P攪拌軸功率l 8604186.8機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿臒峁Ξ?dāng)量（5）輻射熱Q輻射 發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射。輻射熱的大小取決于罐內(nèi)與環(huán)境的溫差。冬天大一些，夏天小一些。 Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射一、發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)*(1) 溫度 最適生長(zhǎng)溫度與最佳代謝產(chǎn)物合成溫度往往不同。（2）pH 菌體的代謝影響培養(yǎng)基的pH，培養(yǎng)基的pH又影響菌體的生長(zhǎng)和酶系統(tǒng)活性和代謝途徑。（3）溶解氧的濃度（DO） 溶解氧是需氧菌發(fā)酵的必要條件。（4）基質(zhì)含量 要保證菌體生長(zhǎng)、維持生存、避免抑制、合成產(chǎn)物等不同目的和階段的工藝需要。（5）空氣流量 空氣滅菌系統(tǒng)、流量、溫度、目的是供氧。（6）罐壓 正壓防止空氣中的雜菌侵入發(fā)酵液，罐壓過高時(shí)CO2 濃度陡增，負(fù)面作用。（7）攪拌速度 延長(zhǎng)空氣的停留時(shí)間，提高溶氧；促進(jìn)菌體與培養(yǎng)基之間的質(zhì)量傳遞。過高時(shí)會(huì)損傷菌體、產(chǎn)生過多的泡沫。（8）攪拌功率 其成本比重較大。（9）粘度 菌體濃度增大時(shí)，粘度增加，溶氧下降。（10）濁度 能直接反應(yīng)菌體的濃度，但不能區(qū)分菌體的死活。（11）料液流量 連續(xù)發(fā)酵時(shí)，涉及稀釋率.（12）產(chǎn)物濃度 生產(chǎn)目標(biāo)。（13）氧化還原電位 其原因往往十分復(fù)雜。測(cè)量手段有待開發(fā)。（14）廢氣中的氧含量 （15）廢氣中的CO2 從中可了解生產(chǎn)菌株的呼吸代謝規(guī)律。（16）生產(chǎn)菌形態(tài)判別種子質(zhì)量、區(qū)分發(fā)酵階段、確認(rèn)染菌的重要依據(jù)。（17）生產(chǎn)菌濃度 是確定補(bǔ)料量、供氣量、階段轉(zhuǎn)換的重要依據(jù)。生物熱的產(chǎn)生具有強(qiáng)烈的時(shí)間性*l 1.初期：適應(yīng)期，菌量少，呼吸慢，熱量少 2.對(duì)數(shù)期：菌量大，呼吸旺盛，熱量多 3.合成期：菌體合成減緩，靠已合成的酶進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)熱減少，溫升小。 如果培養(yǎng)前期溫度上升過緩，發(fā)酵不正常；若培養(yǎng)前期溫度上升過于劇烈，有可能染菌。 此外培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。為什么不同微生物對(duì)溫度要求不同呢？* 根據(jù)細(xì)胞膜脂質(zhì)成分分析表明不同最適溫度生長(zhǎng)的微生物，其膜內(nèi)磷脂組成有很大區(qū)別。 嗜熱菌只含飽和脂肪酸， 嗜冷菌含有較高的不飽和脂肪酸。1.溫度影響反應(yīng)速率*發(fā)酵過程的反應(yīng)速率實(shí)際是酶反應(yīng)速率，酶反應(yīng)有一個(gè)最適反應(yīng)溫度，低于最適溫度，反應(yīng)速率隨溫度升高而上升，高于最適溫度，發(fā)酵速率隨溫度升高而下降。l 阿累尼烏斯方程式 l 發(fā)酵液的黏度、基質(zhì)和氧在發(fā)酵液中的溶解度和傳遞速率、某些基質(zhì)的分解吸收速率等，都受溫度變化的影響，進(jìn)而影響發(fā)酵動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。*生長(zhǎng)不同階段最適溫度也不同 * 在發(fā)酵前期，由于菌量少，培養(yǎng)目的是盡快達(dá)到大量的菌體，因此取稍高的溫度，促使菌的生長(zhǎng)及代謝。 中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低些，可以推遲菌體衰老。在稍低溫度下，氨基酸合成蛋白質(zhì)、核酸的正常途徑關(guān)閉得比較嚴(yán)密，有利于產(chǎn)物合成。 發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，沒有必要延長(zhǎng)發(fā)酵周期，所以提高溫度刺激產(chǎn)物合成到放罐。其他發(fā)酵條件*根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇溫度。 1.通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度提高一些；* 2.培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些，因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。4）變溫培養(yǎng) * 在抗生素發(fā)酵過程中，采用變溫培養(yǎng)往往會(huì)比恒溫培養(yǎng)獲得的產(chǎn)物更多。一、pH 對(duì)發(fā)酵的影響*1. pH影響酶的活性。2. pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性。3. pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用。4. pH不同，代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。簡(jiǎn)述一般發(fā)酵過程pH值如何變化？在發(fā)酵過程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基各種碳、氮源的利用，隨著有機(jī)酸和氨基酸的積累，會(huì)使pH值產(chǎn)生一定的變化。1、生長(zhǎng)階段：菌體產(chǎn)生蛋白酶水解培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)，生成銨離子，使pH上升至堿性；隨著菌體量增多，銨離子的消耗也增多，另外糖利用過程中有機(jī)酸的積累使pH值下降。2、生產(chǎn)階段：這個(gè)階段 pH 值趨于穩(wěn)定。3、自溶階段：隨著養(yǎng)分的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，培養(yǎng)液中氨基氮增加，致使pH又上升，此時(shí)菌體趨于自溶而代謝活動(dòng)終止。如何確定發(fā)酵pH值?將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，定時(shí)測(cè)定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來配制培養(yǎng)基來維持。l 到時(shí)觀察菌體的生長(zhǎng)情況，以菌體生長(zhǎng)達(dá)到最高值的pH值為菌體生長(zhǎng)的合適pH值。l 用同樣的方法，可測(cè)得產(chǎn)物合成的合適pH值。l 同一產(chǎn)品的合適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。在確定合適發(fā)酵pH值時(shí)，不定期要考慮培養(yǎng)溫度的影響。三、pH 值的調(diào)控策略1.考慮基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方,調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH，然后通過加酸堿或中間補(bǔ)料來控制。l 基礎(chǔ)