《发酵工程第二讲》ppt课件

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1、第八章发酵工程第八章发酵工程---第二讲第一节：发酵工艺第二节：下游加工过程第三节：生化反应器第一节：发酵工艺1、种子扩大培养2、发酵方式3、发酵过程控制种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐渐扩大培养而获得一定是数量和质量的纯种的过程。1、种子扩大培养1、种子扩大培养作为种子的准则是：①菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短；②生理性状稳定；③菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；④无杂菌污染；⑤保持稳定

2、生产能力。种子制备的工艺流程如下：砂土（冷冻干燥管）管孢子→斜面→摇瓶液体（菌丝体）或茄型瓶斜面或固体→种子罐→发酵罐.1、种子扩大培养2、发酵方式微生物发酵可以分为：①分批②补料—分批③半连续④连续又称间歇式发酵罐，是一种准封闭式系统，种子接种到培养基后除了气体流通外发酵液始终留在生物反应器内。①分批发酵分批发酵过程可细分为6期Ⅰ:停滞期：Ⅱ：加速期：Ⅲ：对数期：Ⅳ：减速期：Ⅴ：静止期：Ⅵ：死亡期：①分批发酵分批发酵应根据产物的不同，掌握不同的工艺重点。⑴细胞本身:应采用能维持最高生长产量的培养条

3、件；⑵初级代谢产物:延长与产物生产相关联的对数生长期；⑶次级代谢产物:可缩短对数生长期，延长生产期，或降低对数期的生长速率，从而使次级代谢产物更早形成。优点操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握缺点产率低①分批发酵在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。②补料—分批发酵优点在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的

4、阻遏效应；减缓代谢有害物的不利影响；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。缺点由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会②补料—分批发酵③半连续发酵在补料—分批发酵的基础上，间歇放出部分发酵液送到产物提纯工段，被称为半连续发酵。由于有害代谢产物的不断积累，产物合成最终难免受到阻遏。放掉部分发酵液再补加适当料液不仅补充养分和前体，而且代谢有害产物被稀释，从而有利于产物继续合成。半连续发酵也有她的不足

5、：⑴放掉发酵液的同时也丢失了未利用养分和处于生产旺盛期的菌体；⑵定期补充和放出使发酵液稀释，送去提炼的发酵液体积更大。⑶发酵罐被稀释后可能产生更多的代谢有害物，最终限制发酵的产物合成；⑷一些经代谢产生的前体可能丢失；⑸有利于非生产菌突变株的生长。③半连续发酵④连续发酵连续培养是在发酵过程中，一边流加新鲜的料液，一般以相同的流速放料，维持发酵液原来的体积。在稳定条件下可通过补料速率来控制比生长速率不变。流入罐内的料液使得基质浓度上升、菌体浓度变稀，细胞生长将导致菌体浓度变浓、基质浓度下降。连续发酵达到

6、稳态时，放出发酵液中的细胞量等于生成细胞量。多级连续培养可以在每个罐中控制不同的反应条件，以满足微生物各个阶段生长的不同要求。培养液中的营养成分也能较充分地利用。最后流出的发酵液中，细胞和产物的浓度较高。④连续发酵有效延长对初期到稳定期的阶段的持续时间，使微生物的生长速率、代谢活动始终处于恒定状态，发酵产量高、质量稳定，从而提高发酵设备利用率。这主要是因为连续培养持续的时间长，发生杂菌污染的机会多，菌种不稳定的话，长期连续培养会引起菌种退化。④连续发酵3、发酵过程控制发酵过程控制：除了满足生产菌种的

7、营养需要之外，还要为生产菌创造一个最适宜的环境，使人们所需要的代谢活动得以最充分的表达。①温度：各种酶催化反应中，温度是保证酶活性的重要条件。温度对细胞的酶结果与组成有较大的影响，它关系到代谢途径和代谢产物的生物合成。最适合于菌体生长的温度未必最适合于微生物的生物合成；反之亦然，要特别注意发酵过程中的菌体生长与代谢产物积累两个阶段的最适温度的控制。3、发酵过程控制②pH：pH环境影响微生物的正常生长、代谢途径和产物的性质。微生物在其生命活动中，会改变外界环境的pH。在微生物的培养过程中，及时调节合适

8、的pH很有必要。pH值过低时，可加NaOH、Na2CO3、氮源等等或提高通气量；pH值过高时，加H2SO4、HCl、碳源等或降低通气量。3、发酵过程控制③通气与搅拌：通气程度对微生物生长繁殖影响很大。微生物在发酵中能利用的氧必须溶解于培养基中的溶解氧（DO）。临界氧浓度：不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。如酵母在在20度时的临界氧浓度为0.0037纳摩尔/L。生物合成最适氧浓度：指溶氧浓度对生物合成的最适宜范围，低了固然不好，但过高未必有利，不仅造成浪费，甚至可能改变