各工艺条件对发酵的影响(一)

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1、各工艺条件对发酵的影响发酵条件控制的目的就是要为生产菌创造一个最适的环境，使我们所需要的代谢活动得以最充分的表达，积累更多的代谢产物。影响L-苏氨酸产量的因素有很多，如培养基、温度、pH、溶氧等。1、培养基对发酵的影响：发酵培养基必需满足微生物的能量、元素及特殊养分的需求：碳源、氮源、无机盐类、生长因子等。（1）碳、氮、磷的平衡：C/N直接影响菌体的生长和代谢，如果C/N偏小（氮源丰富），会导致菌体生长过剩，易造成菌体提前衰老自溶；C/N过大，菌体繁殖数量少，发酵密度低，细菌代谢不平衡，不利于产物的积累。磷是核酸与磷脂的

2、成分，组成高能磷酸化合物及许多酶的活性基，磷不足影响菌体生长。在代谢方面，适量磷有利于糖代谢的进行；磷酸根在能量代谢中起调节作用。另外，在一定范围内，磷酸盐对培养基pH值的变化起缓冲作用。（2）基质浓度对发酵的影响：低浓度有诱导作用（迟滞期产生各种酶），高浓度会起分解代谢物阻遏作用；培养基过于丰富，会使菌体生长过盛，发酵液黏稠，影响传质。（3）碳源的种类和浓度对发酵的影响：碳源的种类对发酵的影响主要取决于其性质，即快速利用的碳源（速效碳源）和缓慢利用的碳源（迟效碳源）。速效碳源（如葡萄糖）能较快地参与微生物的代谢，合成菌

3、体、产生能量、合成代谢产物等；迟效碳源（如蔗糖）不能被微生物直接吸收利用，需要微生物分泌胞外酶先将其分解成小分子物质，因此菌体利用缓慢。速效碳源（葡萄糖）的特点：优点：吸收快，利用快，能迅速参加代谢合成菌体和产生能量。缺点：有的分解代谢产物对产物的合成会产生阻遏作用。碳源的浓度对菌体的生长和产物的合成有着明显的影响。以葡糖糖为例，它对糖代谢中的一个关键酶——葡糖糖氧化酶（GOD）的形成具有双重效应，即低浓度下有诱导作用，而高浓度下有分解代谢产物阻遏效应。为避免初始培养基中渗透压过高，一般采用中间补糖的方法控制碳源浓度。发

4、酵过程中补糖过量，碳代谢流在糖酵解途径中过量，必须分解部分氧化副产物（如乙酸、乳酸、其它氨基酸等）来维持碳代谢流平衡，易造成碳源浪费，糖酸转化率低。同时，因补入糖造成pH下降，为维持平衡补氨量增多，而菌体利用有限，极易造成无机氮升高，对菌体产生不良影响。补糖量不足，菌体生长、产物合成受限。尤其是对数生长期，缺糖还会造成菌体过早衰老，后期活力低，产酸下降。（4）氮源的种类和浓度对发酵的影响无机氮源或以蛋白质降解产物形式存在的有机氮源可以直接被菌体吸收利用，这种氮源叫做速效氮源，反之为迟效氮源。前者包括氨基态氮的氨基酸或者铵

5、盐形式的硫酸铵和玉米浆等，后者包括黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉等。第4页共4页速效氮源易于被菌体吸收利用，所以有利于菌体生长，却会影响某些产物的的产量；迟效氮源对延长次级代谢产物的分泌期、提高产物产量有好处，但一次性投入容易使养分过早耗竭，导致菌体过早衰老自溶，从而缩短产物分泌期。因此，发酵培养基一般选用含有速效、迟效氮源的混合氮源。对某些发酵过程来说，培养基中某些氮源的添加有利于该发酵过程中产物的积累，这些主要是培养基中的有机氮源作为菌体生长繁殖的营养外，还能作为产物的前体。无机氮源利用会快于有机氮源，但是常会引pH值

6、的变化，这必须注意随时调整。2、pH对发酵的影响发酵过程中发酵液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。发酵液pH值对发酵的影响（1）pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响a）影响酶的活性：酶需在最适的pH值环境中工作；当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻；b）影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行；c）影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解，从而

7、影响微生物对这些物质的利用；d）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。以苏氨酸发酵为例，当pH持续偏低时，菌体生长和产物合成均受到一定抑制。（2）引起pH下降的因素a）碳源过量特别是葡萄糖过量，或中间补糖过多，加之溶氧不足，致使有机酸大量积累而使pH下降；b）消泡剂添加过量；c）生理酸性物质的存在（硫酸铵）；d）发酵过程中补氨不足（液氨压力较低，或液氨靠罐阀开度较小，或补氨自控开阀时间和比例设置不合理等）。e）发酵初期、种子罐中后期因代谢旺盛，离线测定pH时会随取样时间长短导致pH不同程度

8、下降。（3）引起pH上升的因素a）氮源过多，氨基氮释放；b）生理碱性物质的存在（如硝酸钠）；c）发酵过程中补氨过多（液氨压力较高，或液氨靠罐阀开度较大，或补氨自控开阀时间和比例设置不合理等）；罐中进液氨；d）缺糖；e）菌体自溶。3、溶氧对发酵的影响苏氨酸发酵为好气发酵，发酵过程中需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和产物