大规模细胞培养及发酵技术ppt课件
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发酵工程及其应用 课件高二下学期生物人教版选择性必修3
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这是发酵工程的中心环节 ①了解发酵进程：随时检测培养 液中的微生物数量、产物浓度等。 ②及时添加必需的营养组分。 ③严格控制温度、pH和溶解氧等 发酵条件。环境条件不仅会影响 微生物的生长繁殖，而且会影响 微生物代谢物的形成。
02 发酵工程的应用
发酵工程的优点：
①生产条件温和 ②原料来源丰富且价格低廉 ③产物专一 ④废弃物对环境的污染小和容易处理
【课堂检测】
2.下列不属于发酵工程在农牧业上的应用的是( D )
A.利用微生物肥料抑制土壤中病原微生物的生长， 减少病害的发生 B.利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻枯纹病 C.用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家 禽增重快 D.利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
微生物或代谢产物
苏云金杆菌
白僵菌 一种放线菌产生的抗生素
—井冈霉素
防治病虫害种类 80多种农林虫害 玉米螟、松毛虫
水稻枯纹病
ห้องสมุดไป่ตู้
0022 发酵工程的应用
在农牧业上的应用
生产微生物肥料
生产微生物农药
生产微生物饲料 微生物含有丰富的蛋白质 实例1——单细胞蛋白 许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料， 通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。
习题巩固
1．关于啤酒生产的流程说法错误的是( B )
A．让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶 B．焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶会丧失活性 C．糖化的目的是让淀粉分解 D．蒸煮时终止酶的作用，并对糖浆进行灭菌
习题巩固
2．啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发
酵的说法错误的是( C )
A．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制 成的 B．酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段 C．啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有 氧呼吸 D．啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭 环境下进行的
这是发酵工程的中心环节 ①了解发酵进程：随时检测培养 液中的微生物数量、产物浓度等。 ②及时添加必需的营养组分。 ③严格控制温度、pH和溶解氧等 发酵条件。环境条件不仅会影响 微生物的生长繁殖，而且会影响 微生物代谢物的形成。
02 发酵工程的应用
发酵工程的优点：
①生产条件温和 ②原料来源丰富且价格低廉 ③产物专一 ④废弃物对环境的污染小和容易处理
【课堂检测】
2.下列不属于发酵工程在农牧业上的应用的是( D )
A.利用微生物肥料抑制土壤中病原微生物的生长， 减少病害的发生 B.利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻枯纹病 C.用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家 禽增重快 D.利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
微生物或代谢产物
苏云金杆菌
白僵菌 一种放线菌产生的抗生素
—井冈霉素
防治病虫害种类 80多种农林虫害 玉米螟、松毛虫
水稻枯纹病
ห้องสมุดไป่ตู้
0022 发酵工程的应用
在农牧业上的应用
生产微生物肥料
生产微生物农药
生产微生物饲料 微生物含有丰富的蛋白质 实例1——单细胞蛋白 许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料， 通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。
习题巩固
1．关于啤酒生产的流程说法错误的是( B )
A．让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶 B．焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶会丧失活性 C．糖化的目的是让淀粉分解 D．蒸煮时终止酶的作用，并对糖浆进行灭菌
习题巩固
2．啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发
酵的说法错误的是( C )
A．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制 成的 B．酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段 C．啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有 氧呼吸 D．啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭 环境下进行的
第十二动物细胞的大规模培养技术
第十二动物细胞的大规模培养技术大规模培养哺乳类细胞是生产许多临床和医学上重要生物制品的一种有效的方法，这些生物制品包括疫苗、干扰素、激素、生长因子和单克隆抗体等，推动了生物学和医学的发展，给医学卫生事业带来了巨大的社会效益和经济效益。
基因工程技术、细胞工程技术，以及新的细胞大规模繁殖培养系统的发展，是构成上述成就的主要原因。
然而，体外大规模繁殖真核细胞要比原核细胞困难得多，如细菌、酵母菌和霉菌的细胞壁厚，能耐受搅拌，不易破碎，营养要求低，生长条件易于控制，增殖周期短，产品的产量也高，目前国外已用20万L发酵罐进行生产。
而真核细胞膜薄而娇嫩、易碎，对营养要求高，大多数细胞必须贴壁附着生长，更重要的是真核细胞具有原核细胞所没有的功能，能对其分泌产物进行修饰，例如二硫键的形成、糖甲酰化等，使产物具有完整的生物学功能，另外原核细胞经基因工程技术所合成的生物制品，不是分泌型的而是同细胞相结合的，需要破碎细胞，释出产物，再经浓缩、纯化；因后加工过程复杂，而使产品的得率受到损失。
利用真核细胞，可以不断合成和分泌，不断收获，后加工过程也相对简单，而且细胞往往可以重复利用。
因此，利用培养的动物细胞生产的生物制品，仍有很高的市场价值。
实验室常规培养动物细胞的方法是用人工合成培养液加上一定量的小牛血清，将细胞放在不同的容器中进行培养，如微孔板、培养皿以及各种培养瓶等。
一船培养容器的体积很小，最大培养体积为1—2L。
用这种方法培养的细胞所分泌的产物是有限的，无法满足实验研究和应用研究的需要。
利用小鼠腹水法繁殖杂交瘤细胞生产各种单克隆抗体；虽然能获得较高浓度的单克隆抗体，一般每只小鼠腹水单克隆抗体浓度在10mg／m1左右，但不易控制动物的批间差异和非特异的小鼠免疫球蛋白，以及潜在感染因子的污染。
单克隆抗体纯度差，分离纯化难度大，成本不低，又不宜用于人体内的诊断和治疗。
因此，不可能作为大规模生产单克隆抗体的主要方法。
应用细胞工程技术，建立大规模细胞培养系统生产各种生物活性物质，是一种比较经济可靠的技术。
动物细胞大规模培养技术
用于动物细胞与组织培养的 生物反应器应具备的基本要求：
(1)混合系统设计应能提供均匀、温和的混合状 态，剪切力小，保证良好的传质效果。 (2)反应器内空间利用率高，选用合适的载体系 统和材料。 (3)能严格保证无菌环境。 (4)能精确地控制温度、酸碱度、溶解氧和C02 浓度等条件。 (5)能够方便地实现培养液的连续添加、样品的 采样和观察。
(三) 培养基与细胞系
• 动物细胞培养基是细胞赖以生长、增殖的重 要因素。天然培养基、合成培养基后，无血清 培养基开发成为当今细胞领域的一大课题。 • 无血清培养基的优势在于避免血清的批次、质 量、成分等对细胞造成的污染、毒性和不利于 产品纯化等不良影响。 • 在生产疫苗、单抗和各种生物活性蛋白等生物 制品的应用领域中，优化无血清培养基的成分 可使不同的细胞在最有利于细胞生长和表达目 的产物的环境中维持高密度培养。
九 动物细胞生物反应器培养
• 9．1 生物反应器的特点分析 • 由于动物细胞没有细胞壁、非常脆弱、对剪切 敏感以及对体外培养环境有严格的要求，传统 的微生物发酵反应器不适用于动物细胞的大量 培养，因而对动物细胞培养用反应器的设计和 过程控制提出了特殊的要求。细胞培养用生物 反应器的种类越来越多，规模也越来越大，反 应器的主要结构形式仍以搅拌式、气升式和固 定床为主。
• 除了交联葡聚糖为基质的微载体,还可采用以 下微载体： • 1)纤维素为基质微载体： • 2)蛋白质为基质微载体：变性胶原微载体，蛋 黄色，表面特性好，易与细胞结合。 • 3)高分子材料为基质微载体： • 4)无机玻璃基质微载体。
3
• 一优点
多孔载体培养
• 降低血清用量，增加细胞固定性。大的生长空间， 免受机械损伤，可以提高搅拌强度和通气量，强 化传质。 • 多孔载体不仅能培养贴壁细胞，也适合悬浮细胞 的固定化连续灌流培养。 • 多孔载体固定细胞过程简单，对细胞无毒害和损 伤，细胞可从长满细胞的微载体中自动转移到未 长细胞的新载体上生长，接种方便，培养简单， 特别适合于反应器大规模培养。
第三章 细胞工程(三)
①
缺点：
存在扩散限制，颗粒太大时细胞生长不 良； ② 培养过程中忌钙沉淀剂或整合剂 ，如磷 酸盐、柠檬酸盐、EDTA等均会使凝胶溶 解。
①
3.抗凋亡技术
细胞凋亡，是指为维持内环境稳定，由 基因控制的细胞自主有序地死亡。 细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的 最大障碍，死亡的细胞80%是凋亡所导致， 而不是坏死。因此抗凋亡技术的应用在 细胞大规模培养中显得极为重要。
3.灌流式操作
灌注式操作是指细胞接种后进行培养，一方面 新鲜培养基不断加入反应器。一方面又将反应 液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使 细胞处于一种不断的营养状态。 优点： ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件 较好，有害代谢浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度，一般都可达107～ 108个/ml，从而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低 温下保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低，加之产量质量的提 高，生产成本明显降低。
中 试 生 物 反 应 器
动物细胞融合
细胞融合是正Байду номын сангаас的生命活动
受精作用
两个细胞正在融合
细胞融合又称细胞杂交。是指将二种或二 种以上的细胞或原生质体合并形成一个细 胞，不经过有性生殖过程而得到杂种细胞 的方法。
自然融合 自然情况下发生的融合 人工诱导融合 在体外用人工方法促使融合
细胞融合技术
用灭活的病毒诱导的动物细胞融合过程示意图
聚乙二醇 （PEG） 法细胞融 合过程
电融合 诱导法 原理示 意图
动物细胞融合的过程
动物融合最成功的例子就是“杂交瘤”— —能够产生单克隆抗体的融合细胞。
缺点：
存在扩散限制，颗粒太大时细胞生长不 良； ② 培养过程中忌钙沉淀剂或整合剂 ，如磷 酸盐、柠檬酸盐、EDTA等均会使凝胶溶 解。
①
3.抗凋亡技术
细胞凋亡，是指为维持内环境稳定，由 基因控制的细胞自主有序地死亡。 细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的 最大障碍，死亡的细胞80%是凋亡所导致， 而不是坏死。因此抗凋亡技术的应用在 细胞大规模培养中显得极为重要。
3.灌流式操作
灌注式操作是指细胞接种后进行培养，一方面 新鲜培养基不断加入反应器。一方面又将反应 液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使 细胞处于一种不断的营养状态。 优点： ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件 较好，有害代谢浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度，一般都可达107～ 108个/ml，从而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低 温下保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低，加之产量质量的提 高，生产成本明显降低。
中 试 生 物 反 应 器
动物细胞融合
细胞融合是正Байду номын сангаас的生命活动
受精作用
两个细胞正在融合
细胞融合又称细胞杂交。是指将二种或二 种以上的细胞或原生质体合并形成一个细 胞，不经过有性生殖过程而得到杂种细胞 的方法。
自然融合 自然情况下发生的融合 人工诱导融合 在体外用人工方法促使融合
细胞融合技术
用灭活的病毒诱导的动物细胞融合过程示意图
聚乙二醇 （PEG） 法细胞融 合过程
电融合 诱导法 原理示 意图
动物细胞融合的过程
动物融合最成功的例子就是“杂交瘤”— —能够产生单克隆抗体的融合细胞。
动物细胞大规模培养技术
大规模培养技术应用简介通过大规模体外培养技术培养哺乳类动物细胞是生产生物制品的有效方法。
20世界60-70年代，就已创立了可用于大规模培养动物细胞的微载体培养系统和中空纤维细胞培养技术。
近十数年来，由于人类对生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等生物制品的需求猛增，以传统的生物化学技术从动物组织获取生物制品已远远不能满足这一需求。
随着细胞培养的原理与方法日臻完善，动物细胞大规模培养技术趋于成熟。
所谓动物细胞大规模培养技术（large-scale culture technology）是指在人工条件下（设定ph、温度、溶氧等），在细胞生物反应器（bioreactor）中高密度大量培养动物细胞用于生产生物制品的技术。
目前可大规模培养的动物细胞有鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细胞及人二倍体细胞、cho（中华仓鼠卵巢）细胞、BHK-21(仓鼠肾细胞)、Vero细胞(非洲绿猴肾传代细胞，是贴壁依赖的成纤维细胞)等，并已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、红细胞生成素、单克隆抗体等产品。
在过去几十年来，该技术经有了很大发展，从使用转瓶(roller bottle) 、CellCube等贴壁细胞培养，发展为生物反应器（Bioreactor）进行大规模细胞培养。
第一代细胞培养技术核心问题是难以产业化或者说是规模化生产：一是在工艺生产时不能大规模制备产品；二是非批量生产容易导致产品质量的不均一性；三是难以对同批生产进行生产和质量控制。
随着生物技术的发展，迫切需要大规模的细胞培养，特别是培养表达特异性蛋白的哺乳动物细胞，以便获得大量有用的细胞表达产物。
采用玻璃瓶静置或旋转瓶的培养方法，已不能满足所需细胞数量及其分泌产物。
因而必须为工业化生产开创一种新的技术方法。
自70年代以来，细胞培养用生物反应器有很大的发展，种类越来越多，规模越来越大，较常见的细胞培养生物反应器有空气提升反应器，中空纤维管反应器，无泡搅拌反应器及篮式生物反应器等。
发酵基础知识ppt课件
消泡剂口 补料口 进气口 排气口
进料管路有时配在罐体上封头,有时位于罐体下部与放料 管路共用一个管口
有时取样、放料、接种使用一个口
有没有蒸汽进口？
精选ppt课件2021
44 44
实罐灭菌： “三路进汽”、 “非进即出”
– “三路进汽”就是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空 气进口、排料口、取样口进入罐内，由于这三个管 都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死 角。
精选ppt课件2021
28 28
流型
径向流（流体流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向 流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向 下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨 叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上， 形成上下循环流）
切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，
精选ppt课件2021
6
发酵现象的早期认识
1680年制成显微镜 ─── 微生物的存在 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精
─── 酶
精选ppt课件2021
7
发酵工程的早期阶段
人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于 厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发 酵食品。
现代又对发酵重新定义：发酵泛指微生物在
无氧或有氧条件下，通过分解代谢或合成代
谢或次生代谢等微生物代谢活动，大量积累
人类所需的微生物体或微生物酶或微生物代
谢产物的过程。（我公司两个产品主要就是
通过有氧代谢得到微生物代谢产物的过程）
精选ppt课件2021
3
发 酵 ── 简单的说利用微生物进行产品生产
进料管路有时配在罐体上封头,有时位于罐体下部与放料 管路共用一个管口
有时取样、放料、接种使用一个口
有没有蒸汽进口？
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44 44
实罐灭菌： “三路进汽”、 “非进即出”
– “三路进汽”就是在对培养基灭菌时，让蒸汽从空 气进口、排料口、取样口进入罐内，由于这三个管 都是插入到发酵醪中，若不进蒸汽就会形成灭菌死 角。
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流型
径向流（流体流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向 流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向 下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨 叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上， 形成上下循环流）
切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，
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6
发酵现象的早期认识
1680年制成显微镜 ─── 微生物的存在 1857年巴斯德证明了酒精是由活的酵毋发酵引起的 1897年毕希纳发现磨碎的酵母仍使糖发酵形成酒精
─── 酶
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7
发酵工程的早期阶段
人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于 厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发 酵食品。
现代又对发酵重新定义：发酵泛指微生物在
无氧或有氧条件下，通过分解代谢或合成代
谢或次生代谢等微生物代谢活动，大量积累
人类所需的微生物体或微生物酶或微生物代
谢产物的过程。（我公司两个产品主要就是
通过有氧代谢得到微生物代谢产物的过程）
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3
发 酵 ── 简单的说利用微生物进行产品生产
基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术
生物工程下游技术实验模块实验一：基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术创建人：时间：2013-04-17 【点击数：482】实验一：基因工程菌的大规模培养及高密度发酵技术1．实验目的（1）掌握工程菌大规模培养及高密度发酵技术的原理。
（2）学习工程菌高密度发酵的技术方法。
2．实验原理重组大肠杆菌的高密度培养是增加重组蛋白产率的最有效的方法，高密度发酵在增加菌密度的同时提高蛋白的表达量，从而有利于简化下游的纯化操作。
重组大肠杆菌高密度培养受表达系统、培养基、培养方式、发酵条件控制等多种因素的影响，在实际操作中需要对各种因素进行优化，建立最佳的发酵工艺。
发酵工艺优化的研究可通过每次改变一个因素或同时改变几个参数来进行，然后运用统计学分析寻找它们之间的相互作用。
工程菌提高分裂速度的基本条件是必须满足其生长所需的营养物质，因此，培养基成分和浓度的选择就成为首要解决的问题，在成分选择上，要尽量选取容易被工程菌利用的营养物质，例如，普通培养基中一般是以葡萄糖为碳源，而葡萄糖需经过氧化和磷酸化作用，生成1，3-二磷酸甘油醛，才能被微生物利用，即用甘油作为培养基的碳源可缩短工程菌的利用时间，增加分裂增殖的速度。
目前，普遍采用6g/L的甘油作为高密度发酵培养基的碳源。
另外，高密度发酵培养基中各组分的浓度也要比普通培养基高2～3倍，才能满足高密度发酵中工程菌对营养物质的需求。
当然，培养基浓度也不可过高，因为过高会使渗透压增高，反而不利于工程菌的生长。
补料的流加方式直接影响着发酵的效果。
分批补料培养的特点是，在培养过程中不断补充培养基，使菌体在较长时间里保持稳定的生长速率，从而达到高密度生长。
但是在补料流加过程中既不能加入得过快，也不能加入得过慢。
过慢则无法满足逐渐增加的菌体生长需要，同时也使培养过程中产生的抑制性副产物大量积累；而过快则使携带目的蛋白的质粒没有充裕的时间复制，降低目的蛋白的表达量；而且快速的细菌生长还易引发质粒的不稳定性。
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
发酵工程第一章_绪论PPT课件
物
（2）糖酵解（暂时缺氧、有机物氧化不彻底、产生少量能量）
化
学
2、无氧呼吸：特指那些不需要氧的微生物所进行的能量代谢。 指有机物经彻底或不彻底氧化，所脱下来的电子最后传给外
家
源的无机氧化物(个别是有机氧化物)并释放较少能量。
根据最终电子受体不同，无氧呼吸分为：硝酸盐呼吸、硫酸
盐呼吸、硫呼吸、碳酸盐呼吸及延胡索酸呼吸等。
1. 何谓发酵？
－－请看下面现象
微生物的
发酵现象
ferver：发泡、沸腾 fermentation
对发酵现象的不同理解
－－两种角度（能量、产物）
侧重能量代谢：
1、能够在氧分子参与下进行有氧呼吸产生能量的生物可以进行：
有氧呼吸、糖酵解、厌氧呼吸（兼性微生物）
生
（1）有氧呼吸（氧供应充分、有机物氧化彻底、产生大量能量）
微生物转化
在用维生素C一步和二步发酵法生产中,起主要氧 化作用的葡糖酸杆菌对作用底物(D-山梨醇或L-山 梨糖)的分子结构进行特异性改变。
（一）工业发酵的类型
按微生物对氧的不同需求
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 固体发酵
浅盘固体发酵 深层固体发酵（机械通风制曲）
技术进步： 发展了高压喷射式、强制循环式等多种发 酵罐及其发酵技术 计算机和自动控制技术的运用：灭菌和发 酵过程自动控制，促进发酵工业朝连续化、 自动化方向发展
开拓新的发酵原料时期
特点：
解决发酵原料及人畜争粮问题； 规模和自动化程度显著提高，能耗过大。
基因工程阶段（现代发酵工业新阶段）
（二）发酵工业的基本生产过程
4. 控制最适发酵条件使微生物生长并形成大量的 代谢产物；
第五章-发酵过程控制ppt课件(全)
第一节 发酵方式
一、概述
发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇 等的分解代谢过程。
广义发酵：微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过 特定的代谢转变成所需产物的过程。
微生物培养：亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺 不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。两者在工艺过 程上大体相同，主要工艺过程为： 斜面菌种培养～菌体或孢子悬浮液制备～种子扩大培养～ 发酵培养～发酵产物与发酵基质分离～提纯与精制～成品。
分批培养的特点是操作简单，易于掌握，是最常见的操作方 式。
分批发酵过程一般可粗分为四期：即适应期（也有称停滞期 或延滞期的）、对数（指数）生长期、生长稳定期和死亡期；
也可细分为六期：即停滞期、加速期、对数期、减速期、静 止期和死亡（衰亡）期
分批培养中的微生物的典型生长曲线
停滞期（Ⅰ）
停滞期（Ⅰ）： 刚接种后的一段时间内，细胞不生长，细胞 数目和菌量基本不变。
第五章 发酵过程及控制
学习目标
知识目标 能陈述发酵过程的影响因素（温度、溶氧、pH等）； 能陈述不同发酵方式的理论及异同及优劣； 掌握发酵动力学的有关原理、发酵器的分类及发展趋势。 能力目标 能够找出发酵最适宜条件，并采取相应控制措施； 能够进行发酵终点判断； 能够进行发酵过程重要检测；
三、产物形成动力学
产物形成与生长的关系 细胞生长与代谢产物形成之间的动力学关系决定
于细胞代谢中间产物所起的作用。描述这种关系的 模式有三种，即生长联系型模式、非生长联系型模 式和复合型模式。 （1）生长联系型模式 （2）非生长联系型模式 （3）复合模式
四、生长得率与产物得率
1.生长得率和产物得率的定义 生长得率：消耗每单位数量的基质所得到的菌体，
发酵工程 ppt课件
同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培 养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的 发酵产品。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
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科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
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细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
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发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
发酵工程PPT课件
一 、
有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化
概 的生物化学过程。
述
21、膜生物反应器：利用膜的阴留性能将生物催化剂限制
在膜组件的固定空间，供给所需的底物和营养物，即可在
固定空间内进行生物反应，而产生的产物造成真空膜，进
入膜的另一侧空间，脱离生物催化剂，达到了生物反应与
产物分离同时进行的目的。
15、分解代谢：又称异化作用，是指由复杂的营养物质分 解成简单化合物的过程。
16、合成代谢：又称同化作用，是指由简单化合物合成复 杂的细胞物质的过程。
一 17、代谢控制发酵：是利用遗传学的方法或其他生物化学
、 方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，
概 述
使有用目的产物大量生成和积累的发酵。
的
特别是丝状菌生长的情况 p198式（5－8）
内 容
C 、细胞死亡动力学
p198式（5－9）
② 产物形成动力学
a、 L-P模型：
二
、
p198式（5－10）
发 酵
b、菌龄模型
工 程
p199式（5－11、12）
的
c、 生化模型
内
容
1）基质抑制模型： p199式（5－13）
2）氧限制模型： p199式（5－14）
、 发
（恒定的必需营养）
酵
工
优点：稳定、自动化、利用率高、持续性好、体积
程
的
小、探头长寿、发酵产率高
内
容
缺点：成本高、杂菌污染、微生物易变异、粘性丝
状菌易结团、保持无菌难
（3）发酵动力学
研究方法 p195：宏观处理法、质量平衡法
二
宏观处理法：结构模型与非结构模型 p212
大规模细胞培养及发酵技术
• 增加换液的速率 (补料). • 维持培养液中低的谷氨酰铵浓度减少其转化和降解. • 在低的 pH培养减少NH3形成. • 去除培养液中的铵: –酶转化 –通过特殊的 “PTFE” 膜将 NH3 扩散到低pH 溶液中 • 使用能够逐步接受高 NH3 浓度的细胞
谷氨酰胺
• 与葡萄糖一样, 谷氨酰胺也是细胞的主要物质: * 碳和氮 * 能量 • 谷氨酰胺通常被认为是细胞培养的主要限制营养 –谷氨酰胺是生物合成的前体物质: * 嘌呤 * 嘌呤核苷 –谷氨酰胺是合成嘧啶，氨基糖和天冬的主要氨基受技术，兼有悬浮 培养和贴壁培养的优点，易于放大。（ Cytodex，Cytopore和Cytoline）
• 无血清悬浮培养
用已知人源或动物来源的蛋白或激素代替动物血 清的一种细胞培养技术
动物细胞大规模培养过程中 重要参数
• • • • • • • pH 溶氧 温度 谷氨酸/谷氨酰胺 葡萄糖 乳酸 CO2
• 葡萄糖和谷氨酰胺是相互补充的: – 产生其他代谢物 (例如: 天冬氨酸) – 提供能量 – 在所有细胞中通过糖酵解途径转变 成丙酮. • 葡萄糖的代谢随细胞生长而增加. – 葡萄糖通常是细胞生长的限制因素
5
Gluc (mmol)
4 3 2 1 0
葡萄糖
• 监控细胞反应器和发酵罐中的葡萄糖水平: – 保证细胞正常生长所需能量. • 开发延长细胞培养周期的标准补料策略. • 计算葡萄糖消耗速率和决定批次培养最佳的起始浓度.
• 在细胞培养和发酵过程中，O2 通常是限制营养成分，是因 为它在溶液中低溶解度:
–通常关心对培养液中 % O2, 也就是“溶氧” 值 (DO): –理论DO: 80% +/- 5 % (哺乳动物细胞培养) > 90 % DO2 (细菌培养） –O2 也可能通过自由基形成对细胞造成伤害,在低pO2 水平，细 胞的活性通常越高 (O2 值必须维持在最低的水平) –然而, 原代细胞可能在低 O2 条件下繁殖受延迟 因而，维持正确的O2的平衡，对保证所有细胞正确生长 都非常重要,一般30-50%
谷氨酰胺
• 与葡萄糖一样, 谷氨酰胺也是细胞的主要物质: * 碳和氮 * 能量 • 谷氨酰胺通常被认为是细胞培养的主要限制营养 –谷氨酰胺是生物合成的前体物质: * 嘌呤 * 嘌呤核苷 –谷氨酰胺是合成嘧啶，氨基糖和天冬的主要氨基受技术，兼有悬浮 培养和贴壁培养的优点，易于放大。（ Cytodex，Cytopore和Cytoline）
• 无血清悬浮培养
用已知人源或动物来源的蛋白或激素代替动物血 清的一种细胞培养技术
动物细胞大规模培养过程中 重要参数
• • • • • • • pH 溶氧 温度 谷氨酸/谷氨酰胺 葡萄糖 乳酸 CO2
• 葡萄糖和谷氨酰胺是相互补充的: – 产生其他代谢物 (例如: 天冬氨酸) – 提供能量 – 在所有细胞中通过糖酵解途径转变 成丙酮. • 葡萄糖的代谢随细胞生长而增加. – 葡萄糖通常是细胞生长的限制因素
5
Gluc (mmol)
4 3 2 1 0
葡萄糖
• 监控细胞反应器和发酵罐中的葡萄糖水平: – 保证细胞正常生长所需能量. • 开发延长细胞培养周期的标准补料策略. • 计算葡萄糖消耗速率和决定批次培养最佳的起始浓度.
• 在细胞培养和发酵过程中，O2 通常是限制营养成分，是因 为它在溶液中低溶解度:
–通常关心对培养液中 % O2, 也就是“溶氧” 值 (DO): –理论DO: 80% +/- 5 % (哺乳动物细胞培养) > 90 % DO2 (细菌培养） –O2 也可能通过自由基形成对细胞造成伤害,在低pO2 水平，细 胞的活性通常越高 (O2 值必须维持在最低的水平) –然而, 原代细胞可能在低 O2 条件下繁殖受延迟 因而，维持正确的O2的平衡，对保证所有细胞正确生长 都非常重要,一般30-50%
《发酵工程》PPT演示课件
应的压力降也较小。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
35
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❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
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2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
发酵过程优化与控制PPT课件
菌种生产性能越高，其生产条件越难满足。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
.
3
发酵过程技术原理
分批发酵 补料-分批发酵 半连续发酵 连续发酵
.
4
分批发酵
几个重要参数：
为比生长速率,h-1； -qs 为比基质消耗速率,(g/g)/h； qp 为比产物形成速率,(g/g)/h 。
uX dX dt
q xX d S dt
补充养分，同时解除/消弱代谢产物的抑制。
不足：
丢失了未利用的养分和处于生长旺盛期的菌体；送去提炼 的发酵液体积更大；丢失代谢产生的前体物；利于非产生 菌突变株的生长。
实施：海洋微藻合成藻红素和EPA。
需要摸索最佳的培养基更新速率。
.
10
连续发酵
发酵过程中一面补入新鲜的料液，一面以相同的流速 放料，维持发酵液原来的体积。（恒化培养）
.
1
发酵过程优化与控制
发酵
狭义——厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成 乳酸或乙醇等的分解代谢过程。
广义——微生物把一些原料养分在合适的发酵 条件下经特定的代谢途径转变成所需产物的过 程。
.
2
发酵是一个很复杂的生化过程，其好坏涉及诸多因素： 菌种性能、培养基组成、原料质量、灭菌条件、种子 质量、发酵条件和过程控制等
pH变化会影响酶活，菌对基质的利用效率和细
胞结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
.
23
选择最适发酵pH的原则是获得最大比生产速率和
适当的菌量。
分阶段pH控制策略
如何控制发酵液pH？
基础培养基的配方；通过加酸碱或中间补料 例如，青霉素发酵，通过调节加糖速率来控制pH；链 霉素的生产，补充NH3来控制pH，同时为产物合成提 供氮源。
培养液pH可反映菌的生理状况：pH上升超过最适值，意 味着菌处于饥饿状态，可加糖调节；糖的过量又使pH下 降；用氨水中和有机酸需防止微生物中毒，可通过监测 培养液种溶氧浓度的变化来控制。
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体外培养的条件
• 温度，37℃ • pH：7.2-7.4 • 气体：氧，二氧化碳，氮气 • 营养条件：需要多种氨基酸，维生素，
辅酶，核酸，嘌呤，嘧啶，激素和生长 因子，其中多种成分可由血清提供
细胞大规模培养技术
细胞大规模培养的方法
• 反应器贴壁培养
容易换液，不需特殊的分离细胞和培养液的设备 ，可采用灌流培养获得高密度，但扩大规模较 难，适合制备量小，价值高的生物药品。（ CelliGen PlusTM）
动物细胞大规模培养过程中 重要参数
• NH4+ • K+/Na+ • Ca++ • 渗透压 • 细胞密度
动物细胞大规模培养存在的 问题
• 细胞凋亡 • 细胞在高密度条件下，由于细胞的
多层生长，存在细胞接触抑制效应 ，细胞的生长和表达均受到严重影 响
动物细胞大规模培养存在的 问题
• 细胞凋亡主要是细胞生长的条件较恶劣，包括：
–CO2 水平增加会抑制细胞生长和细胞活性，从而影响目标 蛋白的表达，当溶液中CO2达到14-15%时，会严重抑制细 胞的生长
DO(溶氧）
葡萄糖等需氧来氧化产生ATP供 细胞的能量
• 用于测量和跟踪细胞消耗氧 的速率.
O2: mmol/L
Oxygen Consumption Rate of Cells in Culture
Gluc & Cell Density vs Time in Batch Culture
6
2
5 1.5
4
3
1
2 0.5
1
0
0
0 15 30 45 60 75 80 85 90Time (min)
葡萄糖
• 监控细胞反应器和发酵罐中的葡萄糖水平: –保证细胞正常生长所需能量.
• 开发延长细胞培养周期的标准补料策略. • 计算葡萄糖消耗速率和决定批次培养最佳的起始浓度.
2019/5/28
细胞培养和微生物发酵中的重要 参数
了解生物技术的应用
pH
• 不同的细胞具有不同最佳 pH 范围
• pH 能影响葡萄糖和谷氨酰胺 的代谢，在低pH条件下，葡 萄糖消耗速度慢
• pH能影响细胞的生长和目标 产物的量
log H+
Effects of pH on IgG Production
0.3 0.2 0.1
0 10 15 20 25 30 35 40 45
Time (min)
溶氧
• 在细胞培养和发酵过程中，O2 通常是限制营养成分，是因 为它在溶液中低溶解度:
–通常关心对培养液中 % O2, 也就是“溶氧” 值 (DO): –理论DO: 80% +/- 5 % (哺乳动物细胞培养)
• 微载体培养
最有前途的动物细胞大规模培养技术，兼有悬浮 培养和贴壁培养的优点，易于放大。（Cytodex
，Cytopore和Cytoline） • 无血清悬浮培养
用已知人源或动物来源的蛋白或激素代替动物血 清的一种细胞培养技术
动物细胞大规模培养过程中 重要参数
• pH • 溶氧 • 温度 • 谷氨酸/谷氨酰胺 • 葡萄糖 • 乳酸 • CO2
1.营养缺乏 2.有害代谢产物的积累 3.pH和溶氧控制不当 4.机械搅拌剪切力较大 5.渗透压
细胞大规模培养的应用
• 生产疫苗 • 蛋白质和多肽药物 • 基因治疗 • 单抗
微生物培养技术
概述 传统：酿酒、抗生素、制醋 基因工程：生产蛋白质药物、疫苗等
（大肠杆菌、酵母） 一般采用高密度发酵技术
微生物培养
大规模细胞培养和微生物发 酵技术
细胞培养的概述
• 动物细胞的特点： 无细胞壁 倍增时间长，生长缓慢 需氧量少，对搅拌敏感 聚集体形成 原代细胞培养50代即开始退化
动物细胞培养的概述
• 动物细胞培养的定义：动物细胞与 组织培养是从动物体内取出细胞或 组织，模拟体内的生理环境，在无 菌、适温和丰富的营养条件下，使 离体细胞或者组织生存、生长并维 持结构和功能的一门技术
40 30 20 10
0 6.8 7 7.2 7.4 7.6
pH Units
CO2
CO2 + H2O <<>> H2CO3 <<>> H+ + HCO3-
• 在细胞培养过程中，CO2 与碳酸氢盐形成缓冲对，稳定培养 液中的 pH
• CO2也可用于计算呼吸商，反应细胞活力和代谢旺盛程度 • 细胞代谢（呼吸作用）会产生CO2 (废物)
恒速流加 变速流加 指数流加
微生物高密度培养乙酸的形成:培养液中葡 萄糖的含量超过菌体生长所需量或在缺氧 的情况下,便会大量产生乙酸.
减少乙酸的策略: 限制性流加葡萄糖 甘油代替葡萄糖 降低培养温度
• 宿主菌 • 降低比生长速率 • 透析培养
SUCCESS
THANK YOU
Cell Count (cells/ml)
• 葡萄糖两个主要的功能: – 细胞的主要的能量物质 – 主要的细胞碳源
• 葡萄糖和谷氨酰胺是相互补充的: – 产生其他代谢物 (例如: 天冬氨酸 ) – 提供能量 – 在所有细胞中通过糖酵解途径转变 成丙酮.
• 葡萄糖的代谢随细胞生长而增加. – 葡萄糖通常是细胞生长的限制因素
培养过程决定于： 菌种 培养条件
微生物培养过程重要参数： 温度 pH 溶氧 葡萄糖/甘油 乙酸
• 乳酸 • NH4+ • 磷酸盐 • 乙醇(酵母) • 甲醇(酵母) • 细胞密度
微生物高密度培养
发酵培养基 表达基因的调控 宿主菌 质粒的拷贝数及稳定性
高密度培养的关键是发酵的补料控制,根据 重组菌的生长特点及产物的表达方式采 取合理的营养物质的流加方式
动物细胞培养的概述
• 生长特性 贴壁生长型：如人胚肺细胞，Hela
细胞，巨噬细胞，神经细胞 悬浮生长型：如血液白细胞、淋巴
细胞等
体外培养细胞的基本技术
• 体外培养特点 • 体外培养工具 • 体外培养条件 • 体外细胞生长增殖过程 • 培养方法 • 大规模培养技术
体外培养的特点
• 营养条件苛刻 • 适应性差，敏感 • 培养时间长，易污染
> 90 % DO2 (细菌培养） –O2 也可能通过自由基形成对细胞造成伤害,在低pO2 水平，细
胞的活性通常越高 (O2 值必须维持在最低的水平)
–然而, 原代细胞可能在低 O2 条件下繁殖受延迟 因而，维持正确的O2的平衡，对保证所有细胞正确生长
都非常重要,一般30-50%
葡萄糖
Gluc (mmol)