發(fā)酵工藝控制 分批發(fā)酵代謝類型及代謝過程

點(diǎn)擊此處添加小標(biāo)題7.發(fā)酵工藝控制7.2分批發(fā)酵的代謝類型及代謝變化7.2.1分批發(fā)酵的代謝類型按照菌體生長，碳源利用和產(chǎn)物生成的變化，分批發(fā)酵可分為：1、生長關(guān)聯(lián)型2、部分生長關(guān)聯(lián)型3、非生長關(guān)聯(lián)型7.2.1分批發(fā)酵的代謝類型1、生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物直接來源于產(chǎn)能的初級(jí)代謝（自身繁殖所必需的代謝），菌體生長與產(chǎn)物形成不分開。例如單細(xì)胞蛋白和葡萄糖酸的發(fā)酵7.2.1分批發(fā)酵的代謝類型2、部分生長關(guān)聯(lián)型；產(chǎn)物也來源于能量代謝所消耗的基質(zhì)，但產(chǎn)物的形成在與初級(jí)代謝分開的次級(jí)代謝中，出現(xiàn)兩個(gè)峰，菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期，出現(xiàn)產(chǎn)物形成高峰。例如，檸檬酸和某些氨基酸的發(fā)酵。7.2.1分批發(fā)酵的代謝類型3、非生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物是在基質(zhì)消耗和菌體生長之后，菌體利用中間代謝反應(yīng)來形成的，即產(chǎn)物的形成和初級(jí)代謝是分開的。如抗生素發(fā)酵。從上述分批發(fā)酵類型可以分析：如果生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長關(guān)聯(lián)型（如菌體與初級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜采用有利于細(xì)胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長期；如果產(chǎn)品是非生長關(guān)聯(lián)型（如次級(jí)代謝產(chǎn)物），則宜縮短對(duì)數(shù)生長期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長平衡期，以提高產(chǎn)量。7.2.2發(fā)酵過程的代謝變化1、初級(jí)代謝的代謝變化生長過程仍顯示停滯期（1、2）、對(duì)數(shù)期（3、4）、穩(wěn)定期（5）和衰亡期（6）等生長史的特征工業(yè)發(fā)酵中往往要接入處于對(duì)數(shù)期(特別是中期)的菌體，以盡量縮短停滯期。7.2.2發(fā)酵過程的代謝變化2、次級(jí)代謝的代謝變化次級(jí)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵屬于菌體的生長與產(chǎn)物非偶聯(lián)的類型，菌體生長繁殖階段(又稱生長期)與產(chǎn)物生成階段(又稱生產(chǎn)期)是分開的。7.2.2發(fā)酵過程的代謝變化菌體生長階段產(chǎn)物生成階段菌體自溶階段接種后，菌體開始生長，直達(dá)到菌體的臨界濃度。菌體DNA含量達(dá)到定值，即不進(jìn)行繁殖，細(xì)胞數(shù)量恒定，但多元醇、脂類等細(xì)胞內(nèi)含物仍在積累，使菌體干重增加，此時(shí)開始合成產(chǎn)物，此刻的菌體濃度稱為臨界濃度。基質(zhì)被消耗，濃度下降；菌濃升高；攝氧率升高，DO下降產(chǎn)物數(shù)量逐漸增多，直至達(dá)到高峰，生產(chǎn)速率也達(dá)到最大，直至產(chǎn)物合成能力衰減。這階段一般稱為產(chǎn)物生產(chǎn)期或發(fā)酵中期?；|(zhì)不斷被消耗；產(chǎn)物增多對(duì)外界環(huán)境敏感，要嚴(yán)格控制：基質(zhì)過多，不合成產(chǎn)物；基質(zhì)過少，菌體衰老，產(chǎn)量下降菌體衰老，細(xì)