发酵工程第5章发酵工艺控制
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优点 可对每个因子做全面系统的考察。
缺点 如果考察的条件多，实验时间会比较长，各因 子之间可能会产生交互作用，影响的结果准确性。
数理统计学方法：运用统计学方法设计实验和
分析实验结果，得到最佳的实验条件。如正交设 计、均匀设计、响应面设计。 优点 同时进行多因子试验。用少量的实验，经 过数理分析得到单因子实验同样的结果，甚至更 准确，大大提高了实验效率。 缺点 对于生物学实验准确性要求高，因为实验 的最佳条件是经过统计学方法算出来的，如果实 验中存在较大的误差就会得出错误的结果。
厌氧发酵 需氧发酵 兼性厌氧发酵
液体发酵（包括液体深层发酵）
按培养基的物理性状
浅盘固体发酵
固体发酵
深层固体发酵（机械通风制曲）
以纯种好氧液体深层发酵为典型探讨发酵工艺控制。
一、发酵过程主要特征
（1）微生物是发酵过程的主体，是灵魂 （2）微生物反应的本质是复杂的酶催化反应 体系
（3）发酵过程是非常复杂的反应过程
带pH测控与补料控制的摇床
（2）代谢及工程参数层次研究：
一般在小型反应器规模进行试验。在摇瓶试 验的基础上，考察溶氧、搅拌等摇瓶上无法 考察的参数，以及在反应器中微生物对各种 营养成分的利用速率、生长速率、产物合成 速率及其它一些发酵过程参数的变化，找出 过程控制的最佳条件和方式。由于罐发酵中 全程参数的是连续的，所以得到的代谢情况 比较可信。
供氧、排泄废气、提高KLa 物料混合、提高KLa 反映搅拌情况、KLa 反映菌的生长、KLa 反映菌的生长情况
反映发酵代谢情况
反映供氧效率
42
参数名称
pH 基质浓度 溶解氧浓度 氧化还原电位 产物浓度 尾气氧浓度 尾气CO2浓度 菌体浓度 RNA、DNA含量 ATP、ADP、AMP NADH含量 摄氧率 呼吸强度 呼吸商
离线检测参数指取出样后测定得到的参数，如 残糖、NH2-N、菌体浓度。
（一）物理参数
1，温度 ✓指发酵整个过程或不同阶段所维持的温度 ✓温度的高低与下列参数有密切关系
➢发酵中的酶反应速度 ➢菌体生长速度，产物合成速度 ➢氧在培养液中的溶解度和传递速度
18
2，压力
✓发酵罐维持的压力。 ✓罐内维持正压，可防止外界空气中杂菌的侵
34
（三）生物参数
1，菌（丝）体浓度（生物量biomass）
微生物是发酵的灵魂，足够数量的微生物是 高效发酵的前提条件。一般前期菌浓增长很 快，中期菌浓基本恒定。
35
2、菌形态
菌形态和菌浓度都能直接反映菌生长的情 况。菌形态与产物合成之间有时会有明显的 规律。例如，头孢霉菌属在发酵过程存在三 形态：细菌丝体、厚壁菌丝体和节杆孢子， 头孢菌素C的产量与厚壁菌丝体浓度正相关。
C C Q r V ( 入
）1
出W
X O2
V：空气流量（L / h）
W：发酵液体积（L）
C
入：空气进口O
浓度
2
C
出：空气出口O
浓度
2
38
2、呼吸强度
呼吸强度QO2：单位重量的干菌体每小时所消
耗的氧量（mmol/g.h）
Q
O2
r X
r : 摄氧率
X：干菌体浓度
摄氧率(ro)：单位时间内单位体积的发酵液所需要 的氧量，Oxygen uptake rate，简称OUR。
2、研究的层次
（1）初级层次的研究：
一般在摇瓶规模进行试验。主要考察目的菌 株生长和代谢的一般条件，如培养基的组 成、最适温度、最适pH等要求。
摇瓶研究的优点是工作量大，可以一次试验 几十种甚至几百种条件，对于菌种培养条件 的优化有较高的效率；缺点是在线检测参数 很少，难以进行pH、补料等控制，其优化结 果难以直接放大到发酵罐。
39
3、CO2生成速率CER和呼吸商
排气二氧化碳反映了微生物代谢的情况，因为微 生物摄入的氧并不是全部变成二氧化碳的，有的 进入代谢中间物分子，进入细胞或产物，因此消 耗的氧并不等于排出的二氧化碳，此外，含氧的 有机物降解后会产生二氧化碳，使排气二氧化碳 大于消耗的氧。CER表示单位体积发酵液单位时 间内释放的二氧化碳的量。
比生长速率
化学、生物参数
单位
测试方法
意义、主要作用
传感器
了解生长和产物合成
g/ml ppm mV g/ml Pa % G(DCW)/ml Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g gO2/L.h gO2/g菌.h
直接参数：通过仪器或其它分析手段可 以测得的参数，如温度、pH、残糖等
间接参数：将直接参数经过计算得到的 参数，如摄氧率、KLa等
直接参数又可分为: 在线检测参数和离线 检测参数
在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装 的 仪 表 上 得 到 的 参 数 ， 如 温 度 、 pH 、 搅 拌 转 速；
复杂性表现
1. 代谢成网络化分布，并相互影响，无法完全了解清楚 2. 反应体系中的细胞生长、基质消耗和产物生成，三者
的动力学规律既有联系，又有明显差别，且有各自的 最佳反应条件。 3. 时变性强，非线性 4. 无法准确计量、定量 5. 多相：气相、液相和固相 6. 多组分：培养基中多种营养成分，多种代谢产物，细 胞内也具有不同生理功能的大、中、小分子化合物。 7. 复杂的群体性：同时存在不同生理特性、不同活力的 细胞群体。
菌形态测定方法：显微镜观察。镜检是发酵 生产最重要的常规检查之一。
（四）间接参数
• 根据发酵液的菌体量和单位时间的菌 浓、溶氧浓度、基质浓度和产物浓度等 参数的变化值，可分别计算出菌体的比 生长速率、氧的比消耗速率、基质的比 消耗速率和产物比生产速率。
37
1、摄氧率
摄氧率r：单位体积培养液每小时所消耗的氧 量（mmol/L.h）
40
呼吸商RQ：发酵过程中氧的消耗比速与二
氧化碳生成比速的商
摩尔
RQ COO QQ 摩尔
生成速率（ 或CER）
2
CO2
消耗速率（ 或OUR）
2
O2
呼吸商反映了氧的利用状况
RQ值随微生物菌种的不同，培养基成分 的不同，生长阶段的不同而不同。测定 RQ 值 一 方 面 可 以 了 解 微 生 物 代 谢 的 状 况，另一方面也可以指导补料。
✓它影响氧的传递和其它控制参数。 ✓一般控制在0.1~1.0vvm之间
22
6，粘度
✓粘度大小可作为细胞生长或细胞形态的标志 之一。
✓在发酵过程中通常用表观粘度表示。 ✓粘度的大小可改变氧传递的阻力。 ✓粘度的大小可表示相对菌体浓度。
23
7，浊度 能及时反映单细胞生长状况。
24
（二）化学参数
1，pH ✓pH 与 微 生 物 的 生 命 活 动 密 切 相 关 ——
入，保证纯种培养。 ✓罐压的高低影响氧和CO2在培养液中的溶解
度，间接影响菌体代谢。 ✓罐压一般维持在0.02~0.05 MPa。
19
3，搅拌转速
发酵罐的容积(L)
✓是指搅拌器在发
3
酵罐中转动速
10
度。
30
✓搅拌转速影响发
50
酵液的均匀性和
200
氧在发酵液中的
500
传递速率。
10000
50000
搅拌转速范围(r/min)
萄糖。
（2）氨基பைடு நூலகம்和氨氮
氨 基 氮 指 有 机 氮 中 的 氮 （ NH2-N ） ， 单 位 是 mg/100ml。如氨基酸中的氮，黄豆饼粉、花生饼粉 中都有有机氮。
氨氮指无机氨中的氮（NH3-N）。 氮利用快慢可分析出菌体生长情况，含氮产物合成 情况。
但是氮源太多会促使菌体过量生长。有些产物合成 受到过量铵离子的抑制，因此必须控制适量的氮。 通过氨基氮和氨氮的分析可控制发酵过程，适时采 取补氨措施。
7
• 二、影响发酵的因素 • 1、培养基（成分、浓度、灭菌情况） • 2、种子质量（种龄、接种量） • 3、培养条件（温度、pH、溶氧、罐压、补
料、反应器的结构等） • 4、泡沫 • 5、染菌
8
三、发酵过程研究的方法和层次
1、研究方法
单因子实验：对实验中要考察的因子逐个进行试 验，寻找每个因子的最佳条件。一般用摇瓶做实 验。
200~2000 200~1200 150~1000 100~800
50~400 50~300 25~200 25~160
20
4，搅拌功率
✓指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方 米发酵液所消耗的功率（kW/m3）。
✓它影响溶氧传递系数KLa。
21
5，空气流量
✓指单位时间内单位体积发酵液通入空气的体 积。
41
物理参数
参数名称
单位
温度 罐压 空气流量 搅拌转速 搅拌功率 粘度 浊度 泡沫 体积氧传质系 数KLa
ºC Pa V/V.min R/min KW Pa.s 透光度
l/h
测试方法
意义、主要作用
传感器 压力表 传感器 传感器 传感器 粘度计 传感器 传感器 间接计算
维持生长、合成
维持正压、增加溶氧
第五章 发酵工艺控制
1
发酵工艺控制 发酵动力学 发酵过程优化与放大 发酵过程监测与控制技术
2
本章讲述的内容
•第一节 发酵过程概述 •第二节 发酵过程主要参数控制 •第三节 发酵过程泡沫控制 •第四节 厌氧发酵工艺要求与控制 •第五节 发酵过程染菌防治
3
第一节 发酵过程概述
工业发酵的类型
按微生物对氧的不同需求
• 发酵过程控制是发酵的重要部分
• 控制难点：过程的不确定性和参数的非线性
• 同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同 批次会得到不同的结果，可见发酵过程的影响 因素是复杂的，比如设备的差别、水的差别、 培养基灭菌的差别，菌种保藏时间的长短，发 酵过程的细微差别都会引起微生物代谢的不 同。了解和掌握分析发酵过程的一般方法对于 控制代谢是十分必要的
发酵后期氨基氮回升，这时就要放罐，否则影响提 取过程。
（3）磷含量
微生物体内磷含量较高，培养基中以磷酸盐 为主，发酵中用来计算磷含量的是磷酸根。
磷是核酸的组成部分，是高能化合物ATP的组 成部分，磷还能促进糖代谢。因此磷在培养 基中具有非常重要的作用，如果磷缺乏就要 采取补磷措施。
3，溶解氧（DO）浓度
32
6，尾气O2浓度和CO2浓度
✓尾气中O2浓度与生产菌的摄氧率和KLa有 关。
✓尾气中CO2是产生菌呼吸放出的CO2 。 ✓从尾气中O2和CO2浓度的含量可以算出产
生菌的摄氧率、呼吸商和发酵罐的供氧能 力。从而了解产生菌的呼吸代谢规律。
33
7，其它参数 菌体RNA, DNA含量，以及ATP, ADP, AMP 体 系 ， NAD(P)-NAD(P)H 体 系 。 分别表示菌体生长情况，能量代谢能 力，生物合成能力。
酶催化活性 ✓pH的变化发酵过程中各种产酸、产碱
生化反应的综合结果，与菌体生长和产 物合成有重要的关系 。
25
2，基质浓度
✓指发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓 度。
✓基质浓度的变化对产生菌的生长和产物的合 成有重要影响，也是提高代谢产物产量的重 要控制手段。
26
（1）糖含量
微生物生长和产物合成与糖代谢有密切关系。 糖的消耗 反映产生菌的生长繁殖情况
代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气 流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化 碳）浓度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、 pH、产物浓度、核酸浓度等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速 率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等
从检测手段分可分为：直接参数、 间接参数
✓氧是微生物体内一系列细胞色素氧化酶 催化产能反应的最终电子受体，也是合 成某些产物的基质。
✓利用DO浓度的变化，可以了解微生物 对氧利用的规律，反映发酵的异常情 况，是一个重要的控制参数。
30
4，氧化还原电位
➢培养基氧化还原电位是影响微生物生长及其 生化活性的因素之一。
31
5，产物浓度
包括目标产物和副产物。在培养过程中，产生 菌的合成能力和产物积累情况都要通过产物量 的测定来了解，产物浓度直接反映了生产的状 况，是发酵控制的重要参数，也是决定发酵周 期长短的根据。 对发酵产物抑制作用的副产物也需要密切监 测。
四、发酵过程的中间分析
发酵过程的中间分析是生产控制的眼睛，它显示 了发酵过程中微生物的主要代谢变化。因为微生 物个体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢 状况，只能从分析一些参数来判断，所以说中间 分析是生产控制的眼睛。
这些代谢参数又称为状态参数，因为它们反映发 酵过程中菌的生理代谢状况，如pH、溶氧、尾 气氧、尾气二氧化碳、粘度、菌浓度等。
反映产物合成的活力 菌体生长旺盛糖耗一定快，残糖也就降低得快。通过 糖含量的测定，可以控制菌体生长速率，可控制补糖 来调节pH，促进产物合成，不致于盲目补糖，造成 发酵不正常。 糖含量测定包括总糖和还原糖。
总糖指发酵液中残留的各种糖的总量。如发酵 中的淀粉、饴糖、单糖等各种糖。
还原糖指含有自由醛基的单糖，通常指的是葡
缺点 如果考察的条件多，实验时间会比较长，各因 子之间可能会产生交互作用，影响的结果准确性。
数理统计学方法：运用统计学方法设计实验和
分析实验结果，得到最佳的实验条件。如正交设 计、均匀设计、响应面设计。 优点 同时进行多因子试验。用少量的实验，经 过数理分析得到单因子实验同样的结果，甚至更 准确，大大提高了实验效率。 缺点 对于生物学实验准确性要求高，因为实验 的最佳条件是经过统计学方法算出来的，如果实 验中存在较大的误差就会得出错误的结果。
厌氧发酵 需氧发酵 兼性厌氧发酵
液体发酵（包括液体深层发酵）
按培养基的物理性状
浅盘固体发酵
固体发酵
深层固体发酵（机械通风制曲）
以纯种好氧液体深层发酵为典型探讨发酵工艺控制。
一、发酵过程主要特征
（1）微生物是发酵过程的主体，是灵魂 （2）微生物反应的本质是复杂的酶催化反应 体系
（3）发酵过程是非常复杂的反应过程
带pH测控与补料控制的摇床
（2）代谢及工程参数层次研究：
一般在小型反应器规模进行试验。在摇瓶试 验的基础上，考察溶氧、搅拌等摇瓶上无法 考察的参数，以及在反应器中微生物对各种 营养成分的利用速率、生长速率、产物合成 速率及其它一些发酵过程参数的变化，找出 过程控制的最佳条件和方式。由于罐发酵中 全程参数的是连续的，所以得到的代谢情况 比较可信。
供氧、排泄废气、提高KLa 物料混合、提高KLa 反映搅拌情况、KLa 反映菌的生长、KLa 反映菌的生长情况
反映发酵代谢情况
反映供氧效率
42
参数名称
pH 基质浓度 溶解氧浓度 氧化还原电位 产物浓度 尾气氧浓度 尾气CO2浓度 菌体浓度 RNA、DNA含量 ATP、ADP、AMP NADH含量 摄氧率 呼吸强度 呼吸商
离线检测参数指取出样后测定得到的参数，如 残糖、NH2-N、菌体浓度。
（一）物理参数
1，温度 ✓指发酵整个过程或不同阶段所维持的温度 ✓温度的高低与下列参数有密切关系
➢发酵中的酶反应速度 ➢菌体生长速度，产物合成速度 ➢氧在培养液中的溶解度和传递速度
18
2，压力
✓发酵罐维持的压力。 ✓罐内维持正压，可防止外界空气中杂菌的侵
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（三）生物参数
1，菌（丝）体浓度（生物量biomass）
微生物是发酵的灵魂，足够数量的微生物是 高效发酵的前提条件。一般前期菌浓增长很 快，中期菌浓基本恒定。
35
2、菌形态
菌形态和菌浓度都能直接反映菌生长的情 况。菌形态与产物合成之间有时会有明显的 规律。例如，头孢霉菌属在发酵过程存在三 形态：细菌丝体、厚壁菌丝体和节杆孢子， 头孢菌素C的产量与厚壁菌丝体浓度正相关。
C C Q r V ( 入
）1
出W
X O2
V：空气流量（L / h）
W：发酵液体积（L）
C
入：空气进口O
浓度
2
C
出：空气出口O
浓度
2
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2、呼吸强度
呼吸强度QO2：单位重量的干菌体每小时所消
耗的氧量（mmol/g.h）
Q
O2
r X
r : 摄氧率
X：干菌体浓度
摄氧率(ro)：单位时间内单位体积的发酵液所需要 的氧量，Oxygen uptake rate，简称OUR。
2、研究的层次
（1）初级层次的研究：
一般在摇瓶规模进行试验。主要考察目的菌 株生长和代谢的一般条件，如培养基的组 成、最适温度、最适pH等要求。
摇瓶研究的优点是工作量大，可以一次试验 几十种甚至几百种条件，对于菌种培养条件 的优化有较高的效率；缺点是在线检测参数 很少，难以进行pH、补料等控制，其优化结 果难以直接放大到发酵罐。
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3、CO2生成速率CER和呼吸商
排气二氧化碳反映了微生物代谢的情况，因为微 生物摄入的氧并不是全部变成二氧化碳的，有的 进入代谢中间物分子，进入细胞或产物，因此消 耗的氧并不等于排出的二氧化碳，此外，含氧的 有机物降解后会产生二氧化碳，使排气二氧化碳 大于消耗的氧。CER表示单位体积发酵液单位时 间内释放的二氧化碳的量。
比生长速率
化学、生物参数
单位
测试方法
意义、主要作用
传感器
了解生长和产物合成
g/ml ppm mV g/ml Pa % G(DCW)/ml Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g Mg(DCW)/g gO2/L.h gO2/g菌.h
直接参数：通过仪器或其它分析手段可 以测得的参数，如温度、pH、残糖等
间接参数：将直接参数经过计算得到的 参数，如摄氧率、KLa等
直接参数又可分为: 在线检测参数和离线 检测参数
在线检测参数指不经取样直接从发酵罐上安装 的 仪 表 上 得 到 的 参 数 ， 如 温 度 、 pH 、 搅 拌 转 速；
复杂性表现
1. 代谢成网络化分布，并相互影响，无法完全了解清楚 2. 反应体系中的细胞生长、基质消耗和产物生成，三者
的动力学规律既有联系，又有明显差别，且有各自的 最佳反应条件。 3. 时变性强，非线性 4. 无法准确计量、定量 5. 多相：气相、液相和固相 6. 多组分：培养基中多种营养成分，多种代谢产物，细 胞内也具有不同生理功能的大、中、小分子化合物。 7. 复杂的群体性：同时存在不同生理特性、不同活力的 细胞群体。
菌形态测定方法：显微镜观察。镜检是发酵 生产最重要的常规检查之一。
（四）间接参数
• 根据发酵液的菌体量和单位时间的菌 浓、溶氧浓度、基质浓度和产物浓度等 参数的变化值，可分别计算出菌体的比 生长速率、氧的比消耗速率、基质的比 消耗速率和产物比生产速率。
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1、摄氧率
摄氧率r：单位体积培养液每小时所消耗的氧 量（mmol/L.h）
40
呼吸商RQ：发酵过程中氧的消耗比速与二
氧化碳生成比速的商
摩尔
RQ COO QQ 摩尔
生成速率（ 或CER）
2
CO2
消耗速率（ 或OUR）
2
O2
呼吸商反映了氧的利用状况
RQ值随微生物菌种的不同，培养基成分 的不同，生长阶段的不同而不同。测定 RQ 值 一 方 面 可 以 了 解 微 生 物 代 谢 的 状 况，另一方面也可以指导补料。
✓它影响氧的传递和其它控制参数。 ✓一般控制在0.1~1.0vvm之间
22
6，粘度
✓粘度大小可作为细胞生长或细胞形态的标志 之一。
✓在发酵过程中通常用表观粘度表示。 ✓粘度的大小可改变氧传递的阻力。 ✓粘度的大小可表示相对菌体浓度。
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7，浊度 能及时反映单细胞生长状况。
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（二）化学参数
1，pH ✓pH 与 微 生 物 的 生 命 活 动 密 切 相 关 ——
入，保证纯种培养。 ✓罐压的高低影响氧和CO2在培养液中的溶解
度，间接影响菌体代谢。 ✓罐压一般维持在0.02~0.05 MPa。
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3，搅拌转速
发酵罐的容积(L)
✓是指搅拌器在发
3
酵罐中转动速
10
度。
30
✓搅拌转速影响发
50
酵液的均匀性和
200
氧在发酵液中的
500
传递速率。
10000
50000
搅拌转速范围(r/min)
萄糖。
（2）氨基பைடு நூலகம்和氨氮
氨 基 氮 指 有 机 氮 中 的 氮 （ NH2-N ） ， 单 位 是 mg/100ml。如氨基酸中的氮，黄豆饼粉、花生饼粉 中都有有机氮。
氨氮指无机氨中的氮（NH3-N）。 氮利用快慢可分析出菌体生长情况，含氮产物合成 情况。
但是氮源太多会促使菌体过量生长。有些产物合成 受到过量铵离子的抑制，因此必须控制适量的氮。 通过氨基氮和氨氮的分析可控制发酵过程，适时采 取补氨措施。
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• 二、影响发酵的因素 • 1、培养基（成分、浓度、灭菌情况） • 2、种子质量（种龄、接种量） • 3、培养条件（温度、pH、溶氧、罐压、补
料、反应器的结构等） • 4、泡沫 • 5、染菌
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三、发酵过程研究的方法和层次
1、研究方法
单因子实验：对实验中要考察的因子逐个进行试 验，寻找每个因子的最佳条件。一般用摇瓶做实 验。
200~2000 200~1200 150~1000 100~800
50~400 50~300 25~200 25~160
20
4，搅拌功率
✓指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方 米发酵液所消耗的功率（kW/m3）。
✓它影响溶氧传递系数KLa。
21
5，空气流量
✓指单位时间内单位体积发酵液通入空气的体 积。
41
物理参数
参数名称
单位
温度 罐压 空气流量 搅拌转速 搅拌功率 粘度 浊度 泡沫 体积氧传质系 数KLa
ºC Pa V/V.min R/min KW Pa.s 透光度
l/h
测试方法
意义、主要作用
传感器 压力表 传感器 传感器 传感器 粘度计 传感器 传感器 间接计算
维持生长、合成
维持正压、增加溶氧
第五章 发酵工艺控制
1
发酵工艺控制 发酵动力学 发酵过程优化与放大 发酵过程监测与控制技术
2
本章讲述的内容
•第一节 发酵过程概述 •第二节 发酵过程主要参数控制 •第三节 发酵过程泡沫控制 •第四节 厌氧发酵工艺要求与控制 •第五节 发酵过程染菌防治
3
第一节 发酵过程概述
工业发酵的类型
按微生物对氧的不同需求
• 发酵过程控制是发酵的重要部分
• 控制难点：过程的不确定性和参数的非线性
• 同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同 批次会得到不同的结果，可见发酵过程的影响 因素是复杂的，比如设备的差别、水的差别、 培养基灭菌的差别，菌种保藏时间的长短，发 酵过程的细微差别都会引起微生物代谢的不 同。了解和掌握分析发酵过程的一般方法对于 控制代谢是十分必要的
发酵后期氨基氮回升，这时就要放罐，否则影响提 取过程。
（3）磷含量
微生物体内磷含量较高，培养基中以磷酸盐 为主，发酵中用来计算磷含量的是磷酸根。
磷是核酸的组成部分，是高能化合物ATP的组 成部分，磷还能促进糖代谢。因此磷在培养 基中具有非常重要的作用，如果磷缺乏就要 采取补磷措施。
3，溶解氧（DO）浓度
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6，尾气O2浓度和CO2浓度
✓尾气中O2浓度与生产菌的摄氧率和KLa有 关。
✓尾气中CO2是产生菌呼吸放出的CO2 。 ✓从尾气中O2和CO2浓度的含量可以算出产
生菌的摄氧率、呼吸商和发酵罐的供氧能 力。从而了解产生菌的呼吸代谢规律。
33
7，其它参数 菌体RNA, DNA含量，以及ATP, ADP, AMP 体 系 ， NAD(P)-NAD(P)H 体 系 。 分别表示菌体生长情况，能量代谢能 力，生物合成能力。
酶催化活性 ✓pH的变化发酵过程中各种产酸、产碱
生化反应的综合结果，与菌体生长和产 物合成有重要的关系 。
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2，基质浓度
✓指发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓 度。
✓基质浓度的变化对产生菌的生长和产物的合 成有重要影响，也是提高代谢产物产量的重 要控制手段。
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（1）糖含量
微生物生长和产物合成与糖代谢有密切关系。 糖的消耗 反映产生菌的生长繁殖情况
代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气 流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化 碳）浓度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、 pH、产物浓度、核酸浓度等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速 率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等
从检测手段分可分为：直接参数、 间接参数
✓氧是微生物体内一系列细胞色素氧化酶 催化产能反应的最终电子受体，也是合 成某些产物的基质。
✓利用DO浓度的变化，可以了解微生物 对氧利用的规律，反映发酵的异常情 况，是一个重要的控制参数。
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4，氧化还原电位
➢培养基氧化还原电位是影响微生物生长及其 生化活性的因素之一。
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5，产物浓度
包括目标产物和副产物。在培养过程中，产生 菌的合成能力和产物积累情况都要通过产物量 的测定来了解，产物浓度直接反映了生产的状 况，是发酵控制的重要参数，也是决定发酵周 期长短的根据。 对发酵产物抑制作用的副产物也需要密切监 测。
四、发酵过程的中间分析
发酵过程的中间分析是生产控制的眼睛，它显示 了发酵过程中微生物的主要代谢变化。因为微生 物个体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢 状况，只能从分析一些参数来判断，所以说中间 分析是生产控制的眼睛。
这些代谢参数又称为状态参数，因为它们反映发 酵过程中菌的生理代谢状况，如pH、溶氧、尾 气氧、尾气二氧化碳、粘度、菌浓度等。
反映产物合成的活力 菌体生长旺盛糖耗一定快，残糖也就降低得快。通过 糖含量的测定，可以控制菌体生长速率，可控制补糖 来调节pH，促进产物合成，不致于盲目补糖，造成 发酵不正常。 糖含量测定包括总糖和还原糖。
总糖指发酵液中残留的各种糖的总量。如发酵 中的淀粉、饴糖、单糖等各种糖。
还原糖指含有自由醛基的单糖，通常指的是葡