摇瓶和发酵罐培养

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体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差 异
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CO2浓度的差异 菌丝受机械损伤的差异

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体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差异
通气状况：
摇瓶培养：瓶塞对氧传递的阻力、表面通气状况 与周围环境有关 发酵罐培养：鼓泡通气
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四、消除差异的方法
消除摇瓶与发酵 罐培养这两种规 模结果的差异， 模结果的差异， 使摇瓶发酵结果 能反映罐上的结 果，是一个很重 要的问题。 要的问题。

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从下面四个方面模拟罐上发酵的条件
1 增加摇瓶机的 转速，提高摇 转速， 瓶的Kd值和 瓶的 值和 溶氧水平
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搅拌增加菌体受损伤的程度
菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、 菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、搅拌持续 时间、搅拌叶的叶尖线速度、 时间、搅拌叶的叶尖线速度、培养液单位体积吸收的功 率以及体积氧传递系数(KLa)等成正比关系，也就是说， 等成正比关系， 率以及体积氧传递系数 等成正比关系 也就是说， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加，菌体受损 伤的程度也增加。 伤的程度也增加。 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出， 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出，其漏出 量远远低于罐的。 量远远低于罐的。

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2 减少培养基的 装量，要注意 装量， 水分蒸发所引 起的误差
3 直接向摇瓶中 通入无菌空气 或氧气等措施
4 可在摇瓶中加 入玻璃珠来模 拟发酵罐的机 械搅拌来研究 因搅拌引起的 差异
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① 在摇瓶中附加挡板也可模拟罐发酵时菌丝体的 损伤。 损伤。 为减少罐发酵对菌丝的损伤， ② 为减少罐发酵对菌丝的损伤，可采用剪切力较 小的螺旋浆式搅拌或园盘箭叶蜗轮搅拌匡， 小的螺旋浆式搅拌或园盘箭叶蜗轮搅拌匡，以及 适当减慢搅拌速度、 适当减慢搅拌速度、间断搅拌或采用气升式发酵 罐。 在对kd值或溶解氧影响不大的情况下 值或溶解氧影响不大的情况下， ③ 在对 值或溶解氧影响不大的情况下，适当增 加发酵液粘度。 加发酵液粘度。

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主要内容 一、摇瓶实验 二、摇瓶与发酵罐培养的差异 三、摇瓶放大培养的结果 四、消除差异的方法

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一、摇瓶实验
1、摇瓶培养 、 摇瓶培养是在菌种的筛选培养阶段（中试）， 摇瓶培养是在菌种的筛选培养阶段（中试）， 中试生产的目的是确定菌种培养的最佳操作条件， 中试生产的目的是确定菌种培养的最佳操作条件， 以便于转移到大发酵罐进行生产。 以便于转移到大发酵罐进行生产。
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摇瓶和发酵罐培养的差异
第七组
在发酵工业研究中， 在发酵工业研究中，广泛采用摇瓶试验进行 发酵条件的初步探索，为罐发酵提供参考数据。 发酵条件的初步探索，为罐发酵提供参考数据。 但摇瓶或小发酵罐的试验条件转移到大发酵罐时， 但摇瓶或小发酵罐的试验条件转移到大发酵罐时， 它们所得产物的产量往往不完全一致。 它们所得产物的产量往往不完全一致。 所以，如何尽量缩小它们之间结果的差异， 所以，如何尽量缩小它们之间结果的差异， 保证摇瓶培养为罐发酵提供可靠的试验数据， 保证摇瓶培养为罐发酵提供可靠的试验数据，就 显得十分重要。 显得十分重要。
Kd值：
溶氧系数Kd在摇瓶发酵和发酵罐中的差异很大

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摇瓶的Kd值 摇瓶的 值
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发酵罐的Kd值 值
发 酵 罐 的 溶 解 氧 都 大 于

摇 瓶
Company Logo代谢产物，同时它往往也是 是微生物的代谢产物， 合成所需的一种基质，溶解在发酵液中的CO2对 合成所需的一种基质，溶解在发酵液中的 微生物发酵有抑制或刺激作用。 微生物发酵有抑制或刺激作用。 大多数微生物适应低CO2浓度 浓度 大多数微生物适应低 0.02~0.04%体积分数）。当排出的 体积分数）。当排出的CO （0.02~0.04%体积分数）。当排出的CO2浓 度高于4%时，碳水化合物的代谢及呼吸速度下 度高于 时 影响菌体生长、形态及产物合成。 降，影响菌体生长、形态及产物合成。

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在锥形瓶中 装入一定量 的培 养基配上瓶塞， 养基配上瓶塞， 经灭菌后接种， 经灭菌后接种， 在摇瓶上进行恒 温振荡培养。 温振荡培养。 在培养过程 中分析测定培养 液中的有关参数 和产物得量。


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摇瓶——常压状态 常压状态 摇瓶 发酵罐——正压状态 发酵罐 正压状态
CO2在水中的溶解度随外界压力的增大而增加。 在水中的溶解度随外界压力的增大而增加。
所以罐中培养液的CO2浓度明显大于摇瓶。 浓度明显大于摇瓶。


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三、摇瓶放大培养的结果
溶氧敏感， ① 溶氧敏感，罐中生产能力可能高于摇瓶 机械损伤敏感， ② 机械损伤敏感，罐中的生产能力低于摇瓶 溶氧和机械损伤都敏感， ③ 溶氧和机械损伤都敏感，其结果随发酵罐 中的特性而定

摇瓶试验结果提供了生产菌株的基本信息和 发酵工艺数据， 发酵工艺数据，经过中试放大后用于工厂发酵罐 生产。 生产。 摇瓶和发酵罐培养之间出现差异的原因本质 上是由这两种试验规模变化所引起的。 上是由这两种试验规模变化所引起的。

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二、摇瓶和发酵罐培养的差异
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菌丝受机械损伤的差异
摇瓶培养： 摇瓶培养：菌体只受液体的冲击或沿着瓶壁滑动 影响——机械损伤很轻 影响 机械损伤很轻
发酵罐培养：受搅拌叶的剪切力、 发酵罐培养：受搅拌叶的剪切力、搅拌时间的长 短等——机械损伤程度远远大于摇瓶培养 短等 机械损伤程度远远大于摇瓶培养

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2、摇瓶培养的应用 、 摇瓶试验可以在有限的空间、 摇瓶试验可以在有限的空间、时间和一定量 的人力的条件下，短期内获得大量的数据， 的人力的条件下，短期内获得大量的数据，所以 在实验室研究中被广泛采用。 在实验室研究中被广泛采用。

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