微生物发酵PPT(培养技术)

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分批培养的优势： 操作简便, 周期短,染菌的机会减少和生产过程、产 品质量较易掌握,并且分批发酵在优势条件下对数 生长期会以最大生长率生长。 分批培养的局限： （1）培养过程中存在基质抑制问题, 生长受到限制, 包含有底物限制和毒素限制两种,如果对基质浓度 敏感或是对毒素累积敏感的产物,采用分批培养不 合适,产率较低。 （2）进行分批操作时,每次工作前都要进行设备、 材料、培养基等对仪器、设备及控制元件的技术要求较高, 从 而增加投资成本。 （2）连续培养是开放系统,并且发酵周期长, 有极大 的可能性造成菌体染菌,这也是生产成败的关键问题。 （3）在长期的发酵过程中,微生物容易发生变异, 菌 株退化问题也限制了大型连续培养生产,生产慢的高 产菌株很可能逐渐被生长快的低产变异菌株取代,从 而降低生产效率。 （4）丝状真菌菌体容易附着在器壁上生长以及在发 酵液内结团, 给连续发酵操作带来困难。
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谢谢大家！
The end
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其它重要技术
1 膜分离与发酵的耦合 膜生物反应器可以分为两类：第一类用膜保留培养物, 使 之悬浮于生物反应器中,不会因微滤或透析作用使细胞流 失。因而水流和培养物在反应系统中的持留时间各异。 第二类把生物催化剂固定在膜表面上或网格中或夹持在 两张膜的中间, 因此, 生物催化剂是不能运动的。 膜技术的优点：避免菌体丢失；排除有害代谢物,避免或 减轻产物的反馈抑制,从而使高密度细胞培养成为可能； 可以提高发酵中有机酸的产率, 乙醇、丙酮、丁醇发酵的 反馈抑制, 在基因工程菌的培养、超氧歧化酶生产、单克 隆抗体生产等方面都能达到较高的产率。
另外,不断的补料稀释, 对降低发酵液的粘度, 改善
流变学性质, 强化好氧发酵的供氧,也是十分有利的。
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分批补料发酵目前已广泛应用于各种发酵产品的 工业生产中, 与传统的分批发酵相比,优点在于使 发酵系统中维持很低的基质浓度。 低基质浓度的优点： （1）可以除去快速利用碳源的阻遏效应, 并维持 适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾。 （2）避免培养基积累有毒代谢物。与连续发酵 相比, 分批补料发酵不需要严格的无菌条件,也不 会产生菌种老化和变异等问题。
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分批培养
分批发酵是一种封闭培养系统, 含有初始限制量的 基质的发酵方式, 菌体接种到培养基后除了气体流 通外发酵液始终留在生物反应器内。
分批培养过程中微生物生长过程
延滞 期
对数生 长期
衰减 期
稳定 期
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分批培养的产物大概可以分为两种：
（1）与生长联动的产物。相当于初级代谢产 物, 由正在生长的细胞合成。 （2）与生长不联动的产物。相当于次级代谢 产物,多在稳定期中合成。
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连续培养
连续培养是发酵过程中一面补入新鲜的料液,一 面以相同的流速放料, 维持发酵液在原来的体积。 连续发酵是一个开放系统, 通过连续流加新鲜培 养基并以相同的流量连续地排出发酵液, 可以使 微生物细胞群体保持稳定的生长环境和生长状态, 并以发酵中的各个变量都能达到恒定值而区别于 瞬变状态的分批发酵。
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分批补料培养
在发酵开始时投人一定量的基础培养基,到发酵过程 的适当时期, 开始连续补加碳源、氮源、其他必需基 质,直至发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后, 将 发酵液一次全部放出, 这种操作方式称为分批补料发 酵。
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分批补料培养, 最初以分批方式建立, 因为简单分批 发酵不能维持一定的菌体浓度, 当基质消耗后菌体 将加速死亡, 使活细胞数量迅速下降,分批补料由于 持续供给菌体维持和生长所需的营养,故能保持发 酵液中有较高的活菌体浓度,从而克服上述缺点。
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2 高细胞密度培养
高细胞密度培养一般指微生物沉没培养时其细胞浓度 达到100g/L以上的水平。最早应用于生产单细胞蛋白、 乙醇等。可用于高细胞密度培养的生物反应器类型有 常用的搅拌罐和带有外置式或内置式细胞持留装置的 反应器，一般多用于研究，在工业生产中,还是采用 一般的搅拌罐与补料工艺进行高细胞密度培养, 因为 它简单、生产潜力高,适合于进行多参数的相关控制。
微生物发酵过程的多种 培养技术
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微生物发酵是一种很复杂的生化过程, 除了与菌种 的生产性能有关, 还与培养基的配比、原料的质量、 灭菌条件、发酵条件和过程控制等有密切关系。传 统的微生物发酵过程主要有分批、半连续、分批补 料、连续发酵等几种方式, 不同的培养技术各有其 优缺点。了解生产菌种在不同的生产工艺条件下的 细胞生长、代谢和产物合成的变化规律将有助于发 酵过程的控制。
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连续发酵具有的优点： （1）能够维持较低的基质浓度可以维持稳定的操作条 件。 （2）连续培养具有稳态优势, 从而使产率和产品质量 也相应的保持稳定。 （3）便于自动控制, 有效的实现机械化和自动化, 降低 劳动强度,减少操作人员与病原微生物和毒性产物接触 的机会。 （4）减少设备清洗、准备和灭菌等非生产占用时间,提 高设备利用率,节省劳动力和工时。 （5）由于灭菌次数少, 使测量仪器探头的寿命得以延 长容易对过程进行优化,有效的提高发酵产率。
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还有其他有别于传统发酵的培养技术如混合共培 养系统, 溶剂萃取与发酵耦合, 膜固定化细胞反应 器,挥发性产物的回收, 保证高活性的“呼吸膜”等 技术。此外,微生物发酵技术结合生物学技术、基 因工程技术等应用于制药业越来越广泛, 逐步形成 一股新的趋势。
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综上,对各种培养技术的深人了解有利于了解生产 菌在合成产物过程中的代谢控制机制以及可能的 代谢途径, 为设计合理的生产工艺提供理论基础。 通过其他学科一化学工程和计算机应用的发展与 菌种培养技术的相互结合为生产中发酵工艺控制 和条件的优化开创一个良好的局面。