发酵技术与酶技术 microsoft word 文档

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1、发酵技术与酶技术•定义：发酵技术是指人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段控制发酵过程，大规模生产发酵产品的技术，称为发酵技术。•一发酵过程中的代谢变化•（一）初级代谢产物发酵的代谢变化•1菌体浓度的变化•延迟期、对数生长期、静止期和死亡期。•延迟期的长短与培养条件和菌种生理状态有关。•在未达死亡期之前放罐。•2营养基质浓度的变化•随发酵时间的延长不断降低，用于菌体的生长和产物的形成。•溶氧的变化规律(后面讲)。•3产物浓度的变化•(1)与菌体浓度平行；(2)与培养条件有关•（二）次级代谢产物发酵的代谢变化•次级代谢发酵的菌体生长

2、(生长期)和产物合成期(生产期)是分开的。•发酵过程可分为：菌体生长、产物合成、菌体自溶三个阶段。•(1)营养成分的变化•碳源、氮源和磷酸盐等营养物质不断被消耗，浓度明显减少，而新菌体不断合成，菌浓明显增加。•(2)摄氧率的变化•随菌浓增加，摄氧率不断增加，溶氧浓度下降，菌浓至临界，溶氧至最低。•(三)pH•先下降后下升：利用葡萄糖产生酸，而后再被利用。•先上升后下降：利用氨基酸的碳骨架，剩下氨，而后氨又被利用。•限制性因素的出现，使菌体由生长向生产转化。•二菌体浓度及其控制•定义：菌体浓度：单位体积培养液中菌体的含量。•（一）影响菌

3、体生长的因素•1比生长速率：越大，菌体生长越快；决定于细胞的复杂性(越复杂越慢)；•2营养物质和环境条件：•营养物质浓度在一定限度内，浓度与菌体生长成正比。其它环境条件越适合，生长越快。•（二)菌浓对初级代谢和次级代谢的影响•1营养物质消耗太快；2生产毒素；3溶氧供应不上。•三营养基质影响及其控制•（一）碳源的影响及其控制•1碳源的种类影响代谢情况•迅速利用的碳源：迅速参与代谢，合成菌体和产生能量，并产生分解产物，因此有利于菌体生长，但对产物(特别是次级代谢)有抑制作用(例如葡萄糖)。•缓慢利用的碳源：可被菌体缓慢利用，有利于延长代谢

4、产物的合成(例如乳糖、蔗糖、麦芽糖、糊精、饴糖等)。•（二）氮源的影响和控制•1氮源浓度的影响•以谷氨酸发酵为例：•NH4+太高：合成谷氨酰氨；NH4+不足：积累-酮戊二酸。•2氮源的种类的影响•速效氮源：氨基态氮和玉米浆，促进菌体生长，但对部分产物，特别是次级产物合成有抑制作用。•缓慢氮源：延长产物合成期。发酵培养基一般采用速效与缓慢氮源的混合物，且中间还要补充。•(1)补加有机氮源(2)补加无机氮源(补氮和调pH双重功效)。••（三）磷酸盐的影响和控制•适合微生物生长的磷盐浓度偏高；•适合微生物药物合成的磷盐浓度偏低。•发酵过程一

5、般采用亚适量。•四温度的影响及其控制•（一）温度对发酵的影响•1影响各种酶反应的速率和蛋白质的性质；•菌体生长所需温度与产物合成温度不一致(如青霉素)；温度不同还可能影响产物合成的方向(如金霉素和四环素)。•2影响发酵液的物理性质。(粘度、氧和基质的溶解与传递、分解和吸收)•（二）影响发酵温度变化的因素•产热的因素：•1生物热(Q生物)与培养基成分和培养阶段有关。2搅拌热(Q搅拌)•散热的因素：•1蒸发热(Q蒸发)2辐射热(Q辐射)•（三）温度的控制•1最适温度的选择2温度的控制•五PH的影响及其控制•（一）pH对发酵的影响•1影响微

6、生物的生长及产物的合成(通过影响酶活性实现)；•生长最适pH与合成最适pH不一致•菌体内的pH近中性，因为发酵培养基中的pH是通过间接方式作用与胞内酶的•2影响菌体对基质的利用速度和细胞结构(通过影响膜实现)；•例如产黄青霉在低pH下为丝状，高pH为酵母状•3影响产物的稳定性；噻呐霉素在pH6.7-7.5时稳定；•青霉素在碱性条件下发酵产量低•（二）发酵pH的变化(影响因素)•1菌种的遗传特性•菌种具有自我调节pH能力，但能力有限度(地中海卡诺氏菌发酵生产利福霉素SV)•2营养成分的分解代谢•碳源分解代谢产生中间产物丙酮酸，产生丙酮酸

7、的多少与碳源种类和浓度有关。•pH变化是菌体产酸或产碱的综合作用结果，可能通过pH变化反应发酵情况。•（三）发酵pH的确定和控制•1发酵pH的确定•根据实验结果确定•2pH控制•最适pH在微生物生长和产物形成相互关系：•(1)二者的pH相似且在较宽的内；•(2)生长的pH较宽，而合成的pH较窄；•(3)二者都敏感，但最适点相同；•(4)二者都敏感，但最适点不同•pH的控制方法：•1培养基配比适当，使pH在合适的范围内变化；•2直接补加酸碱或补料；•其中采用补料的方法可以同时实现补充营养、延长发酵周期、调节pH和改变培养基性质等几种目的

8、。•六溶氧影响及其控制•(一）溶氧对发酵的影响•影响菌体生长、产物合成及产物的性质。•1有时，氧充分促进产物合成，如谷氨酸和金霉素发酵；•2有时，氧充足会对产物有抑制作用，如维生素B12发酵。•因此溶氧并非越高越好。•氨