【課件】第四章RQ補(bǔ)料發(fā)酵終點(diǎn)7版

1、【課件】第四章RQ補(bǔ)料發(fā)酵終點(diǎn)7版【課件】第四章RQ補(bǔ)料發(fā)酵終點(diǎn)7版 第六節(jié) 二氧化碳和呼吸商 1. 二氧化碳對(duì)發(fā)酵的影響二氧化碳是細(xì)胞代謝的可貴指示。通過(guò)碳質(zhì)量平衡來(lái)估算生長(zhǎng)速率和細(xì)胞量。二氧化碳對(duì)氨基酸、抗生素等微生物發(fā)酵具有抑制或刺激作用。 A 二氧化碳對(duì)菌體生長(zhǎng)及產(chǎn)物形成的影響當(dāng)排出的二氧化碳CO2濃度高于4%時(shí)，碳水化合物的代謝及微生物的呼吸速率下降。當(dāng)二氧化碳分壓為0.08105Pa時(shí)，青霉素合成速率會(huì)降低40%。發(fā)酵液中溶解二氧化碳濃度為1.6102mol時(shí)，會(huì)嚴(yán)重抑制酵母菌的生長(zhǎng)。 第六節(jié) 二氧化碳和呼吸商【課件】第四章RQ補(bǔ)料發(fā)酵終點(diǎn)7版當(dāng)二氧化碳分壓為0.0042105Pa

2、時(shí)，四環(huán)素的生物合成處于最佳狀態(tài)。 CO2會(huì)影響產(chǎn)黃青霉菌的形態(tài) 當(dāng)二氧化碳分壓為0.0042105Pa時(shí)，四環(huán)素的生物合成二氧化碳及HCO3都會(huì)影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。它們分別作用于細(xì)胞膜的不同位點(diǎn)。 溶解于培養(yǎng)液中的二氧化碳主要作用在細(xì)胞膜的脂肪酸核心部位， 而HCO3則影響磷脂、親水頭部帶電荷表面及細(xì)胞膜表面上的蛋白質(zhì)。 當(dāng)細(xì)胞膜的脂質(zhì)相中二氧化碳濃度達(dá)一臨界值時(shí)，使膜的流動(dòng)性及表面電荷密度發(fā)生變化，這將導(dǎo)致許多基質(zhì)的膜運(yùn)輸受阻，影響了細(xì)胞膜的運(yùn)輸效率，使細(xì)胞處于“麻醉”狀態(tài)，細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制，形態(tài)發(fā)生了改變。二氧化碳及HCO3都會(huì)影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。它們分別作用于細(xì)胞10米高的罐中，在1.01

3、105Pa氣壓下操作，底部二氧化碳分壓是頂部二氧化碳分壓的二倍。10米高的罐中，在1.01105Pa氣壓下操作，底部二氧化B 排氣二氧化碳濃度與菌體量、pH、排氣氧之間的關(guān)系 a 檢測(cè)菌體生長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)速率與二氧化碳釋放率(CER)成比例關(guān)系。菌量產(chǎn)率YX/CO2為30.2ggCO2.B 排氣二氧化碳濃度與菌體量、pH、排氣氧之間的關(guān)系從測(cè)定排氣二氧化碳濃度變化，采用控制流加基質(zhì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)菌體的生長(zhǎng)速率和菌體量的控制。從測(cè)定排氣二氧化碳濃度變化，采用控制流加基質(zhì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)菌b 補(bǔ)糖與排氣二氧化碳、pH變化關(guān)系在青霉素發(fā)酵中補(bǔ)糖將引起排氣二氧化碳濃度的增加和培養(yǎng)液pH下降見(jiàn)圖933。所產(chǎn)生

4、的二氧化碳可以用青霉素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的化學(xué)簡(jiǎn)式來(lái)說(shuō)明，見(jiàn)式(9-26)，式(9-27)，式(9-28)?？梢?jiàn)，隨著糖耗的增加，CER也增加。 菌體生長(zhǎng) C6H12O6十NH3十3.3O2十0.06H2SO4 0.42C71H13.2O4.4NS0.06十3CO2十4.8H2O (9-26) 菌體維持 C6H12O6十6O2 6CO2十6 H2O (9-27) 青霉素生產(chǎn) C6H12O6十(NH4)2SO4十0.5O2 十PAA C16H17O4N2S十2CO2十H2O (9-28) b 補(bǔ)糖與排氣二氧化碳、pH變化關(guān)系 從圖933中看出，由于葡萄糖的補(bǔ)入，排氣二氧化碳增加，同時(shí)pH下降

5、。其原因主要有兩個(gè)方面，一是葡萄糖被菌利用產(chǎn)生二氧化碳，溶于培養(yǎng)液使pH下降二是葡萄糖被菌利用過(guò)程產(chǎn)有機(jī)酸，使pH下降。糖、CO2、pH三者的相關(guān)性，被青霉素工業(yè)生產(chǎn)上用于補(bǔ)料控制的參數(shù)，并認(rèn)為排氣二氧化碳的變化比pH變化更為敏感；所以以測(cè)定排氣CO2釋放率來(lái)控制補(bǔ)糖速率。從圖933中看出，由于葡萄糖的補(bǔ)入，排氣二氧化碳增加，同時(shí)C 排氣二氧化碳濃度和排氣氧濃度的相關(guān)性 由式(9-26)一式(9-28)可知，菌體耗糖形成二氧化碳時(shí)，必須提供作為生物氧化所需 氧，因此在排氣成分分析中，可以很明顯得到氧濃度降低和二氧化碳濃度升高的對(duì)應(yīng)曲線，其相關(guān)深度可用呼吸商RQ來(lái)表示。 C 排氣二氧化碳濃度和排

6、氣氧濃度的相關(guān)性2. 呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系發(fā)酵過(guò)程中菌的耗氧速率(OUR)可通過(guò)熱磁氧分析儀或質(zhì)譜儀測(cè)量進(jìn)氣和排氧中的氧含量計(jì)算而得， 過(guò)程中氧含量的變化恰與二氧化碳含量變化成反向同步關(guān)系，并由此看出菌的生長(zhǎng)，呼吸情況，和求出菌的呼吸商RQ值， RQCEROUR。 RQ可以反映菌的代謝情況。2. 呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系如酵母發(fā)酵過(guò)程RQ1，表示糖代謝走有氧分解代謝途徑，僅生成菌體，無(wú)產(chǎn)物形成；如RQ1.l，表示走EMP途徑，生成乙醇；RQ0.93，生成檸檬酸；RQ0.7，表示生成的乙醇被當(dāng)作基質(zhì)利用。 菌在利用不同基質(zhì)時(shí)，RQ值也不相同。如大腸桿菌以延胡索酸為基質(zhì)，RQ為1.44；丙酮酸RQ為1.2

7、6，琥珀酸RQ為1.12；乳酸、葡萄糖RQ為1.02和1.00；乙酸 RQ為0.967甘油RQ為0.80。 如酵母發(fā)酵過(guò)程RQ1，表示糖代謝走有氧分解代謝途徑，僅生成在抗生素發(fā)酵中，由于存在菌體生長(zhǎng)、維持以及產(chǎn)物形成的不同階段，其RQ值也不一樣。如青霉素發(fā)酵中的理論呼吸商為 菌體生長(zhǎng)，RQ0.909； 菌體維持，RQ1； 青霉素生產(chǎn)，RQ4。 在抗生素發(fā)酵中，由于存在菌體生長(zhǎng)、維持以及產(chǎn)物形成的不同階段從上述情況來(lái)看，在發(fā)酵早期主要是菌體生長(zhǎng)，RQ低于1；在過(guò)渡時(shí)期，由于菌體維持其生命活動(dòng)及青霉素逐漸形成，基質(zhì)葡萄糖的代謝不是僅用于生長(zhǎng)菌體，(如式9- 27)此時(shí)RQ比生長(zhǎng)期略有增加；產(chǎn)物形成

8、時(shí)RQ達(dá)最高；產(chǎn)物形成對(duì)RQ的影響較為明顯。如果產(chǎn)物的還原性比基質(zhì)大時(shí)，其RQ值就增加；反之，當(dāng)產(chǎn)物的氧化性比基質(zhì)大時(shí)，RQ值就要減少。其偏離程度決定于每單位菌體利用基質(zhì)所形成的產(chǎn)物量。從上述情況來(lái)看，在發(fā)酵早期主要是菌體生長(zhǎng)，RQ低于1；二氧化碳和呼吸商復(fù)習(xí)題1,二氧化碳對(duì)發(fā)酵有何影響2,二氧化碳影響細(xì)胞的什么部位,使細(xì)胞處于什么狀態(tài).3,排氣二氧化碳濃度與菌體量、pH、排氣氧之間有什么關(guān)系.4,什么叫呼吸商,呼吸商如何反映代謝情況.二氧化碳和呼吸商復(fù)習(xí)題1,二氧化碳對(duì)發(fā)酵有何影響 第八節(jié) 基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及補(bǔ)料控制 1. 基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響 在分批發(fā)酵期間，有一種與Iangmur單分

9、子吸附等溫線相似的模型，用以描述基質(zhì)濃度與生長(zhǎng)速率的關(guān)系，稱(chēng)為monod模型，見(jiàn)式(9-30) (930)。 式中 比生長(zhǎng)速率h1 最大比生長(zhǎng)速率； S基質(zhì)濃度； Ks飽和常數(shù)，是在0.5時(shí)的基質(zhì)濃度。 第八節(jié) 基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及補(bǔ)料控制【課件】第四章RQ補(bǔ)料發(fā)酵終點(diǎn)7版a.底物的反饋抑制作用 由以上線段C可知當(dāng)?shù)孜餄舛容^高時(shí)就會(huì)產(chǎn)生底物的反饋抑制作用,隨著底物濃度的增加,比生長(zhǎng)速率反而下降.b.細(xì)胞脫水作用葡萄糖濃度低于100150gL，不會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)的抑制，但當(dāng)濃度超過(guò)350600gL時(shí)，多數(shù)生物不能生長(zhǎng)，在這種濃度下會(huì)使細(xì)胞脫水。只有嗜滲性的生物能在這樣高濃度的溶液中生長(zhǎng)。 a.底物的

10、反饋抑制作用c.高濃度基質(zhì)會(huì)引起碳分解代謝物阻遏現(xiàn)象阻礙了產(chǎn)物的形成。例如，在葡萄糖氧化酶(GOD)發(fā)酵中，以葡萄糖為碳源，它對(duì)GOD的形成具有雙重效應(yīng)，即低濃度下有誘導(dǎo)作用而高濃度下有分解代謝物阻遏作用。試驗(yàn)結(jié)果表明葡萄糖的代謝中間物，如檸檬酸三鈉、琥珀酸鈉、蘋(píng)果酸鈣和丙酮酸鈉，對(duì)GOD的形成有明顯的抑制作用。因此，降低葡萄糖用量，從8%降至6%，補(bǔ)入2%氨基乙酸或甘油，使酶活力分別提高26%或6.7%，能部分解除由高濃度葡萄糖所產(chǎn)生的分解代謝物的阻遏作用。c.高濃度基質(zhì)會(huì)引起碳分解代謝物阻遏現(xiàn)象2. 補(bǔ)料控制 解除基質(zhì)過(guò)濃的抑制 產(chǎn)物的反饋抑制 和葡萄糖分解阻遏效應(yīng) 避免在分批發(fā)酵中因一次

11、性投糖過(guò)多造成細(xì)胞大量生長(zhǎng)，耗氧過(guò)多而供氧不足的狀況 近年來(lái)從補(bǔ)料方式到計(jì)算機(jī)最優(yōu)化控制等都取得較大進(jìn)展。就補(bǔ)料方式而言，有連續(xù)流加和變速流加。每次流加又可分為2. 補(bǔ)料控制 快速流加、 恒速流加、 指數(shù)速率流加 變速流加。 從補(bǔ)加的培養(yǎng)基成分來(lái)區(qū)分，又可分成 單一組分補(bǔ)料和 多組分補(bǔ)料等等。蠕動(dòng)泵 蠕動(dòng)泵選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)進(jìn)行中間補(bǔ)料了解這些參數(shù)對(duì)于微生物代謝、菌體生長(zhǎng)、基質(zhì)利用以及產(chǎn)物形成之間的關(guān)系。補(bǔ)料程序依賴(lài)于比生長(zhǎng)曲線、菌體形態(tài)、產(chǎn)物生成速率及發(fā)酵的初始條件等的情況。選擇恰當(dāng)?shù)姆答伩刂茀?shù)進(jìn)行中間補(bǔ)料反饋控制操作非直接方法 以溶氧、pH、呼吸商、排氣中二氧化碳分壓及代謝物質(zhì)濃度等

12、作為反饋控制參數(shù)。直接方法 直接以限制性營(yíng)養(yǎng)物濃度作為反饋控制參數(shù)，例如 控制氮源、碳源或碳、氮比等方式。目前只有少數(shù)基質(zhì)，如甲醇、乙醇、葡萄糖能直接測(cè)量。由于缺乏能直接測(cè)量重要參數(shù)的傳感器，因此直接方法的使用受到了限制。反饋控制操作建立分批補(bǔ)料培養(yǎng)的數(shù)學(xué)模型及選擇最佳控制程序在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中，生產(chǎn)菌的攝氧率和基質(zhì)消耗速率之間在生長(zhǎng)某一階段存在著線性關(guān)系。根據(jù)這種關(guān)系，補(bǔ)料的聯(lián)機(jī)控制可通過(guò)攝氧率來(lái)執(zhí)行?？蓪⒀a(bǔ)料速率控制在與基質(zhì)利用速率相等的狀態(tài)。測(cè)出分批加糖過(guò)程中排氣氧濃度，計(jì)算攝氧率(OUR)，與糖耗速率(qsX)之間的線性關(guān)系式如下：建立分批補(bǔ)料培養(yǎng)的數(shù)學(xué)模型及選擇最佳控制程序在谷氨酸發(fā)

13、酵過(guò)程(931) 利用K值和攝氧率可間接估算糖耗。從理論上按反應(yīng)式(9-31)計(jì)算可得K值似應(yīng)為1.5。C6H12O6十1.5O2+NH3 C2H9O4N+CO2十H2O (9-32)根據(jù)攝氧率與糖耗速率之間的線性關(guān)系制定的加糖模型控制在加糖時(shí)發(fā)現(xiàn)，最佳K值應(yīng)為1.75。(931) 利用K值和攝氧率可間接估算糖耗。從理論上按 圖9-35所示三批谷氨酸發(fā)酵中K值對(duì)控制糖濃度的影響。K1.51時(shí)，糖耗估計(jì)過(guò)高，發(fā)酵罐中糖過(guò)量；而K2.16時(shí)，糖耗估計(jì)又過(guò)低；K1.75 時(shí)，加糖速率等于糖耗速率。 圖9-35所示三批谷氨酸發(fā)酵中K值對(duì)控制糖濃度的影響。 表912 連續(xù)補(bǔ)料和分批補(bǔ)料發(fā)酵的比較項(xiàng) 目連

14、續(xù)法分批法批數(shù)加糖總量g殘?zhí)?L(以最終體積算)發(fā)酵時(shí)間h最終谷氨酸濃度糖轉(zhuǎn)化率g/g4190393.323.095.20.5044139424.69790.80.479在30L發(fā)酵罐中進(jìn)行了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)分批加糖方法的比較研究，其結(jié)果盡表9-12。實(shí)驗(yàn)證明，以估算糖耗為基礎(chǔ)的連續(xù)加糖法可縮短發(fā)酵周期，而且最終谷氨酸濃度和轉(zhuǎn)換率比分批加糖法高。 表912 連續(xù)補(bǔ)料和分批補(bǔ)料發(fā)酵的比較批養(yǎng)分或前體比吸收速率所需補(bǔ)料速率已糖NH3PO43SO42苯乙酸0.33 mmolg-1h-1 1.6(最適)mmolg-1h-11.2在0.015 h-19.0mg g-1h-1o.6mg g-1h-19

15、.8mg g-1h-11.8mg g-1h-113.2mm01L-1h-1 64.0mm01L-1h-180mgL-1h-121mg g-1h-1112.0mg g-1h-172.0mg g-1h-1表913產(chǎn)黃青霉菌突變株的各種養(yǎng)分比吸收速率已糖0.33 mmolg-1h-1 1.6(最適)mmoBajpa等選用一套生長(zhǎng)、青霉素生產(chǎn)、基質(zhì)和氧消耗的模型，用這模型來(lái)優(yōu)化恒定的補(bǔ)糖速率和KLa和青霉素的補(bǔ)糖速率，如圖9-36，補(bǔ)糖速率的最佳點(diǎn)與設(shè)備的供氧能力有關(guān)，KLa大的，補(bǔ)料速率相應(yīng)也大，同時(shí)生產(chǎn)水平也高。供氧能低的設(shè)備(KLa80h-1)補(bǔ)料速率也相應(yīng)的要減少，才能達(dá)到在這一設(shè)備中生產(chǎn)的最

16、高水平。但其產(chǎn)量要比供氧能力好的設(shè)備降低23%。 Bajpa等選用一套生長(zhǎng)、青霉素生產(chǎn)、基質(zhì)和氧消耗的模型，用補(bǔ)料蠕動(dòng)泵酸堿調(diào)節(jié)泵補(bǔ)料蠕動(dòng)泵酸堿調(diào)節(jié)泵 控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分 次級(jí)代謝產(chǎn)物的生成大多與快速被利用碳源(主要是葡萄糖)的消耗密切相關(guān)。只有在葡萄糖幾乎耗盡，生長(zhǎng)停止時(shí)，才開(kāi)始大量合成次級(jí)代謝產(chǎn)物。 避免葡萄糖效應(yīng) 常采用 混合碳源培養(yǎng)基 流加葡萄糖 控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分實(shí)例1 避免葡萄糖效應(yīng)在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用 補(bǔ)糖與排氣二氧化碳、pH變化關(guān)系 在青霉素發(fā)酵中補(bǔ)糖將引起排氣二氧化碳濃度的增加和培養(yǎng)液pH下降。所產(chǎn)生的二氧化碳可以用青霉素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的化學(xué)簡(jiǎn)式來(lái)說(shuō)明，見(jiàn)下式，隨著

17、糖耗的增加，CER也增加。 菌體生長(zhǎng) C6H12O6十NH3十3.3O2十0.06H2SO4 0.42C71H13.2O4.4N0.06S十3CO2十4.8H2O 菌體維持 C6H12O6十6O2 6CO2十6 H2O 青霉素生產(chǎn) C6H12O6十(NH4)2SO4十0.5O2 十PAA C16H17O4N2S十2CO2十H2O實(shí)例1 避免葡萄糖效應(yīng)在發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用 葡萄糖的補(bǔ)入，排氣二氧化碳增加，pH下降。原因有兩個(gè)方面一是葡萄糖被菌利用產(chǎn)生二氧化碳，其中溶解的二氧化碳使培養(yǎng)液pH下降另一方面葡萄糖被菌利用過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸，使pH下降。糖、CO2、pH三者有相關(guān)性，被青霉素工業(yè)生產(chǎn)上用于補(bǔ)

18、料控制的參數(shù)，排氣二氧化碳的變化比pH變化更為敏感。 葡萄糖的補(bǔ)入，排氣二氧化碳增加，pH下降。原因有兩個(gè)pH時(shí)間/hrpH時(shí)間/hr實(shí)例3 基因工程菌畢赤酵母高密度高表達(dá)發(fā)酵過(guò)程GS115宿主菌染色體上AOX1基因被外源基因替代示意圖HAS-1(Mut+)表達(dá)rh-SA發(fā)酵過(guò)程細(xì)胞密度和表達(dá)水平曲線特點(diǎn):甲醇作唯一能源和碳源的特性，外源基因插在能夠利用甲醇的AOX基因中，甲醇誘導(dǎo)醇氧化酶來(lái)利用甲醇，同時(shí)啟動(dòng)表達(dá)外源基因的AOX的啟動(dòng)子(PAOX)表達(dá)外源基因蛋白，因此在外源表達(dá)階段只有用甲醇來(lái)誘導(dǎo)。實(shí)例3 基因工程菌畢赤酵母高密度高表達(dá)發(fā)酵過(guò)程GS115宿不同甲醇濃度時(shí)甲醇代謝關(guān)鍵酶酶活變化

19、過(guò)渡階段甲醇代謝途徑關(guān)鍵酶酶活性曲線不同甲醇濃度時(shí)甲醇代謝關(guān)鍵酶酶活變化過(guò)渡階段甲醇代謝途徑關(guān)鍵畢赤酵母基因工程植酸酶發(fā)酵三階段一、甘油 酵母細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段 (生長(zhǎng)的特征是什么： 溶氧降低生物量增加)二、生長(zhǎng)與表達(dá)的過(guò)渡階段甘油耗盡細(xì)胞饑餓甲醇誘導(dǎo)（甘油耗盡的特征是什么：甘油漸少甲醇漸增 溶氧降至最低點(diǎn)，甘油耗盡即補(bǔ)甲醇 回升至高點(diǎn)不變）三、外源蛋白表達(dá)流加甲醇誘導(dǎo)AOX基因產(chǎn)生醇氧化酶利用甲醇啟動(dòng)表達(dá)外源基因的AOX啟動(dòng)子(PAOX)表達(dá)外源 基因蛋白(外源基因插在能夠利用甲醇的AOX基因中) （甲醇的正面和負(fù)面作用：誘導(dǎo)和供碳源；對(duì)細(xì)胞有毒害作用）畢赤酵母基因工程植酸酶發(fā)酵三階段一、甘油

20、 基因工程植酸酶發(fā)酵OUR:150200 mol/h.m3基因工程植酸酶發(fā)酵OUR:150200 mol/h.m3特點(diǎn)高密度 先得到高的細(xì)胞量發(fā)酵分階段 生長(zhǎng)和誘導(dǎo)碳源為甘油和甲醇甲醇作碳源也作誘導(dǎo)劑精確的控制 微觀代謝反應(yīng)在宏觀數(shù)據(jù)上，反過(guò)來(lái)宏觀數(shù)據(jù)又調(diào)節(jié)代謝方向的進(jìn)行特點(diǎn)高密度 先得到高的細(xì)胞量 第九節(jié) 發(fā)酵終點(diǎn)的判斷 不同類(lèi)型的發(fā)酵，要求達(dá)到的目標(biāo)不同，因而對(duì)發(fā)酵終點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)有所不同。一般對(duì)發(fā)酵及原材料成本占整個(gè)生產(chǎn)成本主要部分的發(fā)酵品種，主要追求提高生產(chǎn)率(kg/m3h)，（體積生產(chǎn)率）得率(kg產(chǎn)物/kg基質(zhì))發(fā)酵系數(shù)(kg產(chǎn)物罐容積m3發(fā)酵周期h)。 如下游提取精制成本占主要

21、部分，和產(chǎn)品價(jià)格比較貴，則除了要求高的產(chǎn)率和發(fā)酵系數(shù)外還要求高的產(chǎn)物濃度。 第九節(jié) 發(fā)酵終點(diǎn)的判斷計(jì)算總的生產(chǎn)率，應(yīng)以放罐時(shí)發(fā)酵單位除以總的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)間，而總發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)間不僅包括發(fā)酵周期，也包括從前一批放罐、洗罐和消毒新培養(yǎng)基所需的時(shí)間，如下圖所示。總的生產(chǎn)率可用從發(fā)酵終點(diǎn)到下批發(fā)酵終點(diǎn)間的直線斜率來(lái)代表最高生產(chǎn)率可通過(guò)原點(diǎn)與生長(zhǎng)或產(chǎn)物濃度曲線相切的直線來(lái)代表；切點(diǎn)處的細(xì)胞或產(chǎn)物濃度比終點(diǎn)最大值低。計(jì)算總的生產(chǎn)率，應(yīng)以放罐時(shí)發(fā)酵單位除以總的發(fā)酵生產(chǎn)對(duì)間，而從式933可求出發(fā)酵總的生產(chǎn)周期：(9-33)tT,tD和tL放罐、洗罐、檢修的工作時(shí)間，打料、滅菌時(shí)間和停滯期所需時(shí)間；X0和XF起始和終

22、了的細(xì)胞濃曲， 最大比生長(zhǎng)速率。從式933可求出發(fā)酵總的生產(chǎn)周期：(9-33)tT,tD和如要提高總的生產(chǎn)率則有必要縮短發(fā)酵周期。這就是要在產(chǎn)物合成速率較低時(shí)放罐，延長(zhǎng)發(fā)酵雖然略能提高產(chǎn)物濃度，但生產(chǎn)率下降，且消耗每千瓦電力，每噸冷卻水所得產(chǎn)量也下跌，成本提高。放罐時(shí)間對(duì)下游工序有很大影響。如放罐時(shí)間過(guò)早，會(huì)殘留“過(guò)多的養(yǎng)分，如糖、脂肪、可溶性蛋白等,對(duì)提取不利，這些物質(zhì)能增加乳化作用或干擾樹(shù)脂的交換2如放罐時(shí)間太晚，菌絲自溶，不僅會(huì)延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間還會(huì)使一些不穩(wěn)定的抗生素單位下跌，擾亂提取工段的作業(yè)計(jì)劃。 放罐臨近時(shí)，加糖、補(bǔ)料或消沫油都要慎重，因殘留物對(duì)提煉有影響。補(bǔ)料可根據(jù)糖耗速度計(jì)算到放罐

23、時(shí)允許的殘留量來(lái)控制，一般放罐前16小時(shí)左右便停止加糖或消沫油。 如要提高總的生產(chǎn)率則有必要縮短發(fā)酵周期。00.511.522.53081624324048566472808896104112120時(shí)間(t)井岡霉素A/%原始菌和誘變菌發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)井岡霉素曲線誘變菌K-2-27原始菌KN-1600.511.522.5308162432404856647菌株井岡霉素A產(chǎn)量g/100ml 生產(chǎn)率（g產(chǎn)物/Lh） 得率（g產(chǎn)物/g基質(zhì)） 發(fā)酵系數(shù)（g產(chǎn)物/罐容積L發(fā)酵周期h）KN-161.910.3980.1910.177K-2-273.810.3370.3810.185原始菌和誘變菌生產(chǎn)率、得率、發(fā)

24、酵系數(shù)比較 KN-161.910.3980.1910.177K-判斷放罐的指標(biāo)主要有 產(chǎn)物濃度過(guò)濾速度、 粘度氨基氮、菌絲形態(tài)、pH、培養(yǎng)液的外觀等。 一般菌體自溶前總有些跡象，如氨基氮開(kāi)始升高，PH上升，菌絲碎片增多，粘度增加，過(guò)濾速度降低，最后一項(xiàng)對(duì)染菌罐尤為重要。 老品種的抗生素發(fā)酵放罐時(shí)間一般都根據(jù)作業(yè)計(jì)劃放罐。但在發(fā)酵異常(包括染菌)的情況下，放罐時(shí)間就需當(dāng)機(jī)立斷，以免倒罐。新品種發(fā)酵更需摸索合理的放罐時(shí)間。不同抗生素品種的發(fā)酵終點(diǎn)的判斷略有出入，絕大多數(shù)掌握在菌絲開(kāi)始自溶前，極少數(shù)則在菌絲部分自溶后，以便抗生素在菌絲體內(nèi)釋放出來(lái)?？傊l(fā)酵終點(diǎn)的判斷須綜合多方面的因素統(tǒng)籌考慮。判斷放罐的指標(biāo)主要有 討論題 1、工業(yè)微生物的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面有哪些工作可做，你認(rèn)為