温度对发酵的影响

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1、第四章发酵工艺条件的确定1在生物学范围内通常每升高10℃，生长速度就加快一倍，所以温度直接影响酶反应，对于微生物来说，温度直接影响其生长和合成酶。微生物可生长的温度范围较广:-10-95℃。任何微生物的生长都需要有最适的生长温度，在此温度范围内微生物生长繁殖最快。2一、温度对生长的影响第二节温度对发酵的影响及控制每种微生物对温度的要求可用最适温度、最高温度、最低温度来表征。3二、温度的影响与控制（一）温度对发酵的影响1、温度影响反应速率发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。从阿累尼乌斯方程式可以看到dlnKr/dt=E/RT2积分

2、得E=E——活化能Kr——速率常数42、温度影响发酵方向3、温度还影响基质溶解度，同时氧在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。温度变化及其控制5（二）最适温度的选择1、根据菌种及生长阶段选择2、根据培养条件选择3、根据菌生长情况总之，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。6三、发酵过程引起温度变化的因素（一）发酵热Q发酵发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。1、生物热Q生物2、搅拌热Q搅拌3、蒸发热Q蒸发4、辐射热Q辐射Q发酵＝Q

3、生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射7最适温度是一种相对概念，是指在该温度下最适于菌的生长或发酵产物的生成。最适发酵温度与菌种、培养基成分、培养条件和菌体生长阶段有关。最适发酵温度的选择在发酵的整个周期内仅选一个最适培养温度不一定好。最适温度的确定五、温度的控制四、利用温度控制提高产量8进行温度控制时应考虑的因素A不同菌种在不同生长阶段的生长和生产特性；B参考其它发酵条件（通气、培养基成分和浓度、pH值等），如通气条件差时，则最适发酵温度比通气良好时低。9冷却是主要的方法，通常是利用发酵罐的热交换装置进行降温，如果气温较高，冷却水温度也较高时，多采用冷盐水进

4、行降温。发酵罐的热交换装置：罐外夹套罐内蛇管、列管温度控制的方法10温度对发酵的影响：温度影响反应速率温度影响发酵方向最适温度的选择根据菌种生长阶段选择根据培养条件选择菌种的生长情况发酵过程引起温度变化的因素发酵热是引起发酵过程温度变化的原因Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射小结11一、发酵过程pH变化的原因1、基质代谢第三节发酵过程的pH控制2、产物形成3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。二、pH对发酵的影响12三、pH的控制1、调节好基础料的pH。2、在基础料中加入维持pH的物质。3、通过补料调节pH4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸

5、碱调pH5、不同调pH方法的影响6、发酵的不同阶段采取不同的pH值13pH控制是一项非常细致的工作，不仅考虑最佳pH值，而且要根据生长阶段考察对pH的要求。在pH控制中还要采用合适的调节方法。总结14临界氧浓度（C临）：指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度，或微生物对发酵液中溶解氧浓度的最低要求。DissolvedOxygenConcentrationQO2Ccritical第四节氧、二氧化碳和泡沫对发酵的影响与控制一、氧对发酵的影响1，发酵过程中氧的需求152、溶氧对发酵的影响由此可知，只有使溶氧浓度高于其临界值，才能维持菌体的最大比摄氧率，得到最大

6、的菌体合成量。如果溶氧浓度低于临界值，则菌体代谢受到干扰。氧是制约发酵进行的重要因素16根据需氧不同，可将初级代谢发酵分为：a.供氧充足条件下，产量最大；若供氧不足，合成受强烈抑制；如：谷氨酸，精氨酸，脯氨酸等；b.供氧充足条件下，可得最高产量；若供氧受限，产量受影响不明显；如：异亮氨酸，赖氨酸，苏氨酸等；c.若供氧受限，细胞呼吸受抑制时，才获得最大量产物；若供氧充足，产物形成反而受抑制；如：亮氨酸，缬氨酸，苯丙氨酸等。173、发酵过程的溶氧变化4、溶氧的控制4.1调节通风与搅拌4.2限制基础培养基的浓度18二、CO2对发酵的影响及控制1、CO2对发

7、酵的影响2、CO2对发酵影响的机理3、CO2的控制19三、发酵过程泡沫的形成与控制发酵过程起泡的利弊：气体分散、增加气液接触面积，但过多的泡沫是有害的。201、泡沫的类型2、泡沫形成的原因（1）气液接触（2）含助泡剂（3）起泡速度高于破泡速度（一）、泡沫的形成213、发酵过程泡沫产生的原因（1）通气搅拌的强烈程度（2）培养基配比与原料组成（3）菌种、种子质量和接种量（4）灭菌质量22（二）起泡的危害降低发酵设备的利用率增加了菌群的非均一性增加了染菌的机会导致产物的损失消泡剂会给后提取工序带来困难23（三）泡沫的性质泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体

8、系。泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连通。发酵过程中所遇到的泡沫，其分散相是无菌空气和代谢气体，连续相是发酵液