《发酵工艺控制》PPT课件

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1、王彦杰黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院HLJAugustFirstLandReclamationUniversity发酵工程及设备FermentationEngineeringandEquipment分批培养中微生物的生长迟滞期对数生长期稳定期死亡期第三节　发酵控制与中间补料补料的理由初始培养基中葡萄糖过多引起抑制代谢后碳氮源不平衡、微量元素缺乏次级代谢产物的合需补加前体初始培养基营养过于丰富造成菌浓过大中后期营养不足，菌体过早衰老一、中间补料的方法、意义及内容方法：采用较低浓度的基础培养基，待菌体长到一定阶段，补入适当的营养物质，延长发酵产物合成期。意义：控制菌的生长速率、培养中

2、期的代谢活动，延长合成期，推迟菌体自溶；加入前体增加合成产物的中间体，从而使产量大幅度提高。中间补料内容1、碳源2、氮源3、前体4、无机盐和水控制和引导产生菌在培养过程中，特别是中期的生化代谢活动向着有利于产物合成和分泌的方向发展。二、补料控制补什么？怎么补？如何控制？1、补充微生物所需的能源和碳源碳源是微生物菌体生长时需要量最大的物质，在发酵前期消耗很快，到了产物合成阶段菌体要维持活性必须补充碳源，以便延长产物合成期。实例：谷氨酸在原发酵控制工艺的基础上，减少初糖浓度，增加生物素用量达5ug/L，加大接种量到10%左右，以利于菌体迅速繁殖，获得生产需要的足够量的菌体。当进入产酸期，

3、残糖达2%左右，连续补糖，维持糖浓度在2%左右，提高温度到36～37℃，通氨或流加尿素维持pH7.0～7.5，利用菌体所形成的酶系继续进行发酵，产酸可达10%，提高了30%以上。后来补糖方法在抗生素发酵中普遍采用。补糖控制考虑的因素补糖时间、补糖量、补糖方式参考数据：糖耗速率、残糖浓度、pH变化、菌体浓度、菌丝形态、发酵液粘度、溶氧浓度等。指标：1.根据还原糖水平，如赤霉素还原糖降到0.6%就要补糖。2.根据总糖水平，根据菌的酶系和pH变化的大小决定。注意：不同的发酵阶段控制的残糖浓度不同补糖时间补糖时间控制很重要，过早会剌激菌体生长，加速糖的消耗，补糖过迟会使菌体所需要的能量供应跟

4、不上，干扰菌的代谢。例：四环素补糖时间（h)96h效价(u/ml）2060004510000626000说明开始补糖的时间必须根据代谢的变化情况来决定，根据基础培养基的碳源种类及用量，菌丝生长情况，糖的消耗速率及残留水平来综合考虑，不能单纯以时间为依据。例：根据残糖浓度补料发酵提高纳他霉素产量实验条件：当发酵液中葡萄糖浓度分别降至3%、2.5%、2%、1.5%时开始补糖，维持糖浓度分别在3%、2.5%、2%、1.5%，研究对纳他霉素产量的影响，发酵周期均为96h,结果如表2。采用间歇补料分批发酵，补加时间以发酵液中还原糖水平为控制指标。补糖量补糖量的控制以控制菌体浓度不增加或略增加为

5、原则，使产生菌的代谢活动有利于产物合成。不同补糖速率对发酵的影响初糖浓度为80g/L，发酵30h后,分别以10g/L·h、25g/L·h、40g/L·h的补糖速度进行补糖，结果见表3。补糖方式可分为：连续流加少量多次大量少次补糖方式连续流加效果最好，可以避免因一次大量加入引起环境突然改变给菌体代谢带来的影响。例：L－缬氨酸补料分批发酵的研究分别用不同的补料方式进行补料分批发酵一次定量加入：在发酵30h，残糖浓度为1～2%时，一次性补加467ml补料液（60%葡萄糖溶液），使总糖浓度达到15%。间歇定量加入：在初糖浓度降为1～2%时补加117ml的补料液，每当残糖浓度降为1～2%时补加

6、，共分4次补完。间歇恒速流加：每当残糖浓度降为1～2%时就以25g/L·h的速度流加料液，直至467ml补料液全部补完。在三种补料方式中，采用恒速流加方式发酵结束后残糖最低，间歇定量相对较低，残糖量较高的是一次定量流加方式，从缬氨酸的产量，糖酸转化率及菌体浓度比较也是恒速流加的补料方式效果好。不同的流加方式会有不同的结果例:不同的补料方式对酵母生产谷胱甘肽的影响恒速流加补料分批培养指数流加补料分批培养恒一pH补料分批培养流加补料模式培养条件装量3L,接种量5%.空气流量为1L/L·min用适量的酸、碱调节培养液的pH至６.5温度30℃，转速150r/min，培养12h，然后流加40g

7、/L的葡萄糖，72h培养结束。好处：解除了底物抑制－－葡萄糖阻遏效应，结果延长了菌体的生长周期，增加了菌体浓度和GSH产量，图2表示了恒速流加的实验结果。恒速流加培养在培养过程中以恒定的流速加入葡萄糖。指数流加分批培养F1=u*V0X0exp(u*t)/Yx/y(SF-S)理由：恒速流加过程由于葡萄糖流加的速度始终恒定，在发酵前期菌体浓度低，葡萄糖难以完全消耗，而在发酵的后期，菌体浓度很高，葡萄糖又不能满足菌体生长的需要，因此采用指数流加的方式利于菌体的生