发酵工艺知识 ppt课件
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但大多数不超越4—9的范围。
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3．最适pH值的选择及其控制
发酵过程的pH值控制主要是合理组合培养基， 使培养液的PH值变化随着发酵正常进行，始 终保持在最佳范围之中
常用的方法有： (1)调整培养基中生理碱性和生理酸性盐类的比
例； (2)选择不同代谢速度的碳氮源的种类和比例； (3)在培养基中添加缓冲剂。
调节培养基pH到6.5。 2.二级种子罐和发酵罐 酸性调节，培养基调节：灭菌前用盐酸
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（二）、pH值对发酵过程的影响及控 制
1．影响pH值变化的因素
-----引起发酵液pH值下降的因素有： ①培养基中碳、氮比例不当，碳源过多，
特别是葡萄糖过量；或者中间补糖过多 加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累； ②消沫油加得过多； ③生理酸性物质过多，氨被利用。
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-----引起发酵液pH值上升的因素有： ①培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过
菌浓和菌龄
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二、发酵过程中几个重要参数的 影响及其控制
（一）温度对发酵过程的影响及其控制
1．影响发酵温度的因索
(1)生物热(Q生物):微生物分解蛋白质、糖、脂 肪等生物氧化过程产生大量的能量，一部分转 变为热能散发出来，称为生物能。不同微生物 产热程度不同，比如辅酶Q10产生的生物热比 霉酚酸的要多。
(2)搅拌热(Q搅拌):机械装置的摩擦、机械装置 和发酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。
(3)蒸发热(Q蒸发)
(4)辐射热(Q辐射)
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2．温度对微生物生长和产物形成 的影响
1.从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升 高，反应速率加大，生长代谢加快，生产期提 前。但因酶本身很容易因热而失去活性，温度 越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于哀老， 发酵周期缩短，影响产物的最终产量。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一 发酵过程监测和控制参数（物 理、化学、生物）
1. 物理参数 2. 化学参数 3. 生物参数
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1. 物理参数
1.温度（℃） 2.压力(Pa) 3.搅拌转速(r/min) 4.搅拌功率（KW） 5.空气流量（V/（V·min）） 6.粘度（Pa·s） 7.浊度（%） 8.料液流量（L/min）
多，氨基酸释放； ②生理碱性物质过多； ③中间补料时氨水或尿素等碱性物质的
加入量Βιβλιοθήκη Baidu多。
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2．pH值对菌体生长和产物形成 的影响
培养液的pH值是微生物庞杂的代谢过程 的综合反映。反之，环境的pH值也能影 响微生物的代谢和形态
pH值能影响酶促反应和代谢途径的变化 微生物发育阶段，最适pH值并不一致，
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6.控制pH值的应急措施
(1)改变搅拌转速或通气量，以改变溶解 氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢 速度；
(2)改变温度，以控制微生物代谢速度； (3)改变罐压及通气量，改变溶解CO2浓
度；
(4)改变加油或加糖量等，调节有机酸的 积累量．
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7.实例分析
霉酚酸 1.一级种子罐 碱性调节，培养基调节：灭菌前用液碱
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按使用水系统分为冷冻水、热水和高温 水（自来水）
冷冻水：适用放热相对较大的种子罐和 发酵罐。
热水：适用于放热相对较小的种子罐。
高温水：适用于刚灭菌结束需要降温的 种子罐和发酵罐。
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4．最适温度的选择
所谓最适温度是指在该温度下最适宜于 菌体生长或产物的合成。对不同的菌种 和不同的培养条件以及不同的酶反应和 不同的生长阶段，最适温度应有所不同
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4.调节pH的方式
按调节pH的物质可以分为： 酸性调节和碱性调节。 按调节pH的时机不同可以分为： 培养基调节和培养时调节。
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5.发酵液pH值高如何调节？
由于某些事故造成发酵液pH高而使抗生 素合成停滞，可用小体积的生理酸性营 养物质加入发酵液以调节pH。比如玉米 浆、硫酸铵、磷酸二氢钾等生理酸性物 质可以调节，一般不适合用强酸，比如 盐酸、硫酸等直接调节pH，强酸调整pH 可能严重损伤菌丝体和培养基营养成分。
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2. 化学参数
1.pH（酸碱度） 2.基质浓度（g或mg%） 3.溶解氧浓度（ppm或饱和度，%） 4.氧化还原位(mV) 5.产物的浓度(μg(u)/ml) 6.废气中的氧浓度（Pa） 7.废气中的CO2浓度（%）
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3. 生物参数
菌丝形态:通过观察发酵过程中不同时期 的菌丝形态来判断发酵的生产潜力和发 酵终点。
2.温度会影响基质和氧在发酵液中的溶氧相和 传递速率、菌体对某些基质的分解吸收速度等 改变发酵液的物理性质，间接影响菌体的生物 合成
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3.发酵温度的控制
按控制方法分为自控和手控。
自控的优点：操作方便，温度控制平稳， 可以提高抗生素的产量。
手控的优点：设备故障、温度波动大等 特殊情况下控制效果比较突出。
制 三、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法 四、发酵终点的判断
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
第七章 发酵过程的工艺控制
一个成功的工业微生物发酵受到两方面因 素的制约：
1）生产菌种的遗传特性； 2）赋以菌种最佳表达的环境条件； 发酵过程控制的实现来源于对生产菌在合 成目的产物过程中的代谢调控机制以及可 能代谢途径的了解和化学工程、计算机应 用的发展。
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绪论
一、发酵过程监测和控制参数 二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控
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5.实例分析
霉酚酸和辅酶Q10 霉酚酸种子罐控制温度28℃，发酵罐控制温度
28℃。 辅酶Q10种子罐控制温度32℃，发酵罐控制温
度34℃。 一级种子罐一般情况下使用热水控制（原因：
蒸发热＞生物热＋搅拌热，反之，当蒸发热＜ 生物热＋搅拌热，应该使用冷冻水控制） 二级种子罐和发酵罐一般使用冷冻水控制（原 因：产生的生物热较大）
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3．最适pH值的选择及其控制
发酵过程的pH值控制主要是合理组合培养基， 使培养液的PH值变化随着发酵正常进行，始 终保持在最佳范围之中
常用的方法有： (1)调整培养基中生理碱性和生理酸性盐类的比
例； (2)选择不同代谢速度的碳氮源的种类和比例； (3)在培养基中添加缓冲剂。
调节培养基pH到6.5。 2.二级种子罐和发酵罐 酸性调节，培养基调节：灭菌前用盐酸
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（二）、pH值对发酵过程的影响及控 制
1．影响pH值变化的因素
-----引起发酵液pH值下降的因素有： ①培养基中碳、氮比例不当，碳源过多，
特别是葡萄糖过量；或者中间补糖过多 加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累； ②消沫油加得过多； ③生理酸性物质过多，氨被利用。
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-----引起发酵液pH值上升的因素有： ①培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过
菌浓和菌龄
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二、发酵过程中几个重要参数的 影响及其控制
（一）温度对发酵过程的影响及其控制
1．影响发酵温度的因索
(1)生物热(Q生物):微生物分解蛋白质、糖、脂 肪等生物氧化过程产生大量的能量，一部分转 变为热能散发出来，称为生物能。不同微生物 产热程度不同，比如辅酶Q10产生的生物热比 霉酚酸的要多。
(2)搅拌热(Q搅拌):机械装置的摩擦、机械装置 和发酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。
(3)蒸发热(Q蒸发)
(4)辐射热(Q辐射)
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2．温度对微生物生长和产物形成 的影响
1.从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升 高，反应速率加大，生长代谢加快，生产期提 前。但因酶本身很容易因热而失去活性，温度 越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于哀老， 发酵周期缩短，影响产物的最终产量。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一 发酵过程监测和控制参数（物 理、化学、生物）
1. 物理参数 2. 化学参数 3. 生物参数
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1. 物理参数
1.温度（℃） 2.压力(Pa) 3.搅拌转速(r/min) 4.搅拌功率（KW） 5.空气流量（V/（V·min）） 6.粘度（Pa·s） 7.浊度（%） 8.料液流量（L/min）
多，氨基酸释放； ②生理碱性物质过多； ③中间补料时氨水或尿素等碱性物质的
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2．pH值对菌体生长和产物形成 的影响
培养液的pH值是微生物庞杂的代谢过程 的综合反映。反之，环境的pH值也能影 响微生物的代谢和形态
pH值能影响酶促反应和代谢途径的变化 微生物发育阶段，最适pH值并不一致，
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6.控制pH值的应急措施
(1)改变搅拌转速或通气量，以改变溶解 氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢 速度；
(2)改变温度，以控制微生物代谢速度； (3)改变罐压及通气量，改变溶解CO2浓
度；
(4)改变加油或加糖量等，调节有机酸的 积累量．
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7.实例分析
霉酚酸 1.一级种子罐 碱性调节，培养基调节：灭菌前用液碱
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按使用水系统分为冷冻水、热水和高温 水（自来水）
冷冻水：适用放热相对较大的种子罐和 发酵罐。
热水：适用于放热相对较小的种子罐。
高温水：适用于刚灭菌结束需要降温的 种子罐和发酵罐。
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4．最适温度的选择
所谓最适温度是指在该温度下最适宜于 菌体生长或产物的合成。对不同的菌种 和不同的培养条件以及不同的酶反应和 不同的生长阶段，最适温度应有所不同
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4.调节pH的方式
按调节pH的物质可以分为： 酸性调节和碱性调节。 按调节pH的时机不同可以分为： 培养基调节和培养时调节。
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5.发酵液pH值高如何调节？
由于某些事故造成发酵液pH高而使抗生 素合成停滞，可用小体积的生理酸性营 养物质加入发酵液以调节pH。比如玉米 浆、硫酸铵、磷酸二氢钾等生理酸性物 质可以调节，一般不适合用强酸，比如 盐酸、硫酸等直接调节pH，强酸调整pH 可能严重损伤菌丝体和培养基营养成分。
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2. 化学参数
1.pH（酸碱度） 2.基质浓度（g或mg%） 3.溶解氧浓度（ppm或饱和度，%） 4.氧化还原位(mV) 5.产物的浓度(μg(u)/ml) 6.废气中的氧浓度（Pa） 7.废气中的CO2浓度（%）
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3. 生物参数
菌丝形态:通过观察发酵过程中不同时期 的菌丝形态来判断发酵的生产潜力和发 酵终点。
2.温度会影响基质和氧在发酵液中的溶氧相和 传递速率、菌体对某些基质的分解吸收速度等 改变发酵液的物理性质，间接影响菌体的生物 合成
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3.发酵温度的控制
按控制方法分为自控和手控。
自控的优点：操作方便，温度控制平稳， 可以提高抗生素的产量。
手控的优点：设备故障、温度波动大等 特殊情况下控制效果比较突出。
制 三、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法 四、发酵终点的判断
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
第七章 发酵过程的工艺控制
一个成功的工业微生物发酵受到两方面因 素的制约：
1）生产菌种的遗传特性； 2）赋以菌种最佳表达的环境条件； 发酵过程控制的实现来源于对生产菌在合 成目的产物过程中的代谢调控机制以及可 能代谢途径的了解和化学工程、计算机应 用的发展。
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绪论
一、发酵过程监测和控制参数 二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控
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5.实例分析
霉酚酸和辅酶Q10 霉酚酸种子罐控制温度28℃，发酵罐控制温度
28℃。 辅酶Q10种子罐控制温度32℃，发酵罐控制温
度34℃。 一级种子罐一般情况下使用热水控制（原因：
蒸发热＞生物热＋搅拌热，反之，当蒸发热＜ 生物热＋搅拌热，应该使用冷冻水控制） 二级种子罐和发酵罐一般使用冷冻水控制（原 因：产生的生物热较大）