Co2对发酵的影响.ppt

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1、6.2.7二氧化碳对发酵的影响及其控制（1）二氧化碳对发酵的影响CO2是微生物的代谢产物，同时也是某些合成代谢的一种基质，它是细胞代谢的重要指标。CO2的抑制作用影响菌体生长、形态及产物合成高浓度的CO2会影响产黄青霉的菌丝形态。大多数微生物适应低CO2浓度（0.02~0.04%体积分数）。当尾气CO2浓度高于4%时微生物的糖代谢与呼吸速率下降。CO2对细胞的作用机制：CO2——主要作用在细胞膜的脂肪酸核心部位——影响磷脂的亲水头部带电荷的表面及细胞膜表面上的蛋白质当细胞膜的脂质相中CO2浓度达到一临界值时，膜的流动性及表面电荷密度发生变化。这将导致膜对许多基质的运输受阻，影响了细胞膜的

2、运输效率，使细胞处于“麻醉”状态，生长受抑制，形态发生变化。（2）呼吸商与发酵的关系呼吸商：RQ值可以反映菌体的代谢情况，例如酵母培养过程：RQ=1糖代谢走有氧分解代谢途径，仅供生长、无产物形成；RQ>1.1走EMP途径，生成乙醇；RQ=0.93生成柠檬酸；RQ<0.7生成的乙醇被当作基质再利用。★菌体在利用不同基质时，其RQ值也不同；★在抗生素发酵中在生长、维持和产物形成阶段的RQ值也不一样。（3）二氧化碳浓度的控制发酵液中CO2浓度受到许多因素的影响，如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、通气搅拌程度、罐压大小和设备规模等。值得注意的是，罐内的CO2分压是液体深度的函数。CO2浓度的

3、控制：根据其对发酵的促进或抑制作用，通过调节通气量和搅拌速率，提高或降低其浓度。6.2.8加糖、补料对发酵的影响及其控制分批发酵常因配方中的糖量过多造成细胞生长过旺，供氧不足。解决这个问题可在发酵过程中加糖和补料。补料的作用是及时供给菌合成产物的需要。通过补料控制可解除抑制：基质过浓的抑制、产物的反馈抑制以及Ｇ分解代谢物的抑制。从而调节菌体的呼吸，以免培养过程受氧的限制。P185补料的策略：一次性大量：操作简便，但会造成发酵液瞬时大量稀释，扰乱菌的生理代谢，难于将过程控制在最适合于生产的状态；多次少量：麻烦些，但更合理；连续流加：快速、恒速、指数和变速流加。流加操作控制系统又分为有反馈控

4、制和无反馈控制两类在反馈控制操作中：非直接法：溶氧、ＰＨ、呼吸商、排气中的CO2、代谢产物的浓度；直接法：限制性营养物的浓度（氮源、碳源、碳氮比）（由于缺乏直接测量的传感器，此法受限制）补料应注意的问题１、料液配比要适当２、加强无菌观念３、经济核算，节约粮食４、培养基的碳、氮要平衡必须选择恰当的反馈控制参数，以及了解这些参数对微生物代谢、菌体生长、基质利用以及产物形成之间的关系。采用最优的补料程序也是依赖于比生长曲线、形态、产物形成速率及发酵的初始条件等情况。优化补料速度也是补料控制的一个重要环节。因为养分和前体需要维持适当的浓度，而它们则以不同速被消耗，所以，补料速度要根据微生物对营养

5、等的消耗速度及所设定的培养液中最低维持浓度而定。补料的原则：就在于控制微生物的中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。补料的内容和补料时机，都是根据菌的生长代谢、生物合成规律进行调节控制，但大多数都根据经验进行。经验表明，在最适补料条件下，能正确控制菌体量的增加和糖的消耗，获得较好的效果。6.3泡沫对发酵的影响及控制6.3.1发酵过程中泡沫的产生（1）由外界引进的气流被机械地分散形成（2）由发酵过程产生的气体聚结生成的发酵泡沫（3）发酵液中糖、蛋白质和代谢物等的存在起到加强或稳定泡沫的作用泡沫产生的原因（1）通气、搅拌的剧烈程度（2）培养基所用原材料性质：蛋白质原料如蛋白胨、玉米浆、

6、花生饼粉、黄豆饼干粉、酵母粉和糖蜜等是主要的发泡物质。培养基中蛋白质含量越多，发酵液的粘度也越大，越容易起泡，泡沫多而且持久稳定。另外，培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间也会影响到培养基成分的变化，从而影响培养基的起泡能力。泡沫消长的影响因素：6.3.2泡沫对发酵的危害（1）使发酵罐的装填系数减少（2）造成大量逃液，导致产物损失（3）增加了染菌的机会（4）增加了菌群的非均一性（5）消泡剂的加入给提取工序带来困难6.3.3发酵过程中泡沫的控制★机械消沫★化学消沫（消沫剂消沫）（1）机械消沫原理：利用物理作用，靠机械的强烈振动或压力的变化促使泡沫破碎。优点：节省原材料，不会增加下游工段的负担，

7、减少染杂菌。缺点：效率不高（作为消沫的辅助方法），不能从根本上消除泡沫成因。例如：耙式消泡桨装在发酵罐的搅拌轴上，桨上的齿面略高于液面，靠轴的旋转带动来打碎泡沫，起到消泡的作用。罐内机械消沫罐内机械消沫通过喷头将含气泡的培养液喷向转向板，使其破裂，然后再流回发酵罐。罐外机械消沫（2）化学消沫★化学消沫的机理：化学消沫剂是表面活性剂。一般好的消沫剂应同时具备降低液膜的机械强度和表面粘度这两种性能。★常用的消沫剂（溶解度较小、分散性较差