抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
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对某些产品的生产是极其重要的参数。
l 8. 料液流量（L／min） l 这是控制流体进料的参数。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
（二）化学参数
l 1． pH（酸碱度） l 发酵液的pH是发酵过程中各种产酸和产碱的
生化反应的综合结果。
l 它是发酵工艺控制的重要参数之一。它的高低 与菌体生长和产物合成有着重要的关系。
1）停滞期 在刚开始接种后的一段时间，几乎未 见菌体浓度的增加。工业上要求尽可能缩短延 滞期，这可通过使用适当种龄的种子和接种量 达到。
2）对数生长期 微生物在此期内的比生长速率最 大，细胞数目呈指数生长。
3）稳定期 由于养分的消耗和 微生物产物的分 泌，生长速率逐渐减速直至停止。生长终止原 因可能是由于某些必须养分的耗尽和自体毒性 代谢物在培养基上积累的结果。
发酵周期短，产品质量易控制，不易发生杂 菌污染，对原料组成要求较粗放。
发酵体系中开始时基质浓度很高，到中后期 营养物质浓度很低，这对发酵反应不利。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
2、补料分批发酵
①理论基础 在分批式操作的基础上，开始时投入一定量的基 础培养基，到发酵过程适当时期，开始连续补加 碳源或氮源或其他必需物质，但不取出培养液， 直到发酵终点，产率达最大化，停止补料，最后 将发酵液一次全部放出。
l 补充方式与补碳源类似，以达到最佳生产为目标。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
三、磷酸盐浓度的影响与控制
l 微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32～ 300mmol，但对次级代谢产物合成良好所允许 的最高平均浓度仅为1.0mmol，提高到 10mmol，就明显地抑制其合成。
l 磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采 取适当的浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．基质浓度（g或mg％） l 这是发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的
浓度。 l 它们的变化对产生菌的生长和产物的合成有着
重要的影响，也是提高代谢产物产量的重要控 制手段。 l 在发酵过程中，必须定时测定糖（还原糖和总 糖）、氮（氨基氮或氨氮）等基质的浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．压力（Pa） l 发酵过程中发酵罐维持的压力,一般维持在
0.2×105~0.5×105Pa。 l 保证纯种的培养,间接影响菌体代谢。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 3．搅拌转速（r／min） l 搅拌转速是指搅拌器在发酵过程中的转动速度，
通常以每1min的转数来表示。 l 它的大小与氧在发酵液中的传递速率与发酵液
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l （发酵液的菌体量和单位时间的菌浓、溶氧浓度、 糖浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值）
l 计算
（菌体的比生长速率、氧比消耗速率、糖比消耗速 率、氮比消耗速率和产物比生产速率）
（控制产生菌的代谢、决定补料和供氧工艺条件）
研究
发酵动力学
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第二节、发酵过程中的代谢变化
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
抗生素产生菌在一定条件下吸取营养物质， 合成其自身菌体细胞，同时产生抗生素 和其它代谢产物的过程，称为抗生素发酵。
发酵过程是由各种酶系统的作用而发生的 一系列生化反应，抗生素是这个过程的次 级代谢产物。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵方法
l 微生物发酵有三种方式： 分批发酵（batch fermentation） 补料分批发酵（fed-batch fermentation） 连续发酵（continuous fermentation）
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 应用： l 常以较低的浓度和慢速利用碳源一起组成基础
培养基中的混合碳源，供菌体生长用。 l 也作为发酵过程中的中间补糖用。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2. 慢速利用碳源 l 为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，
特别有利于延长抗生索的分泌期。 l 需要控制浓度，分批投料。
的均匀性有关。
l 4．搅拌功率（kw） l 指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每1m3发
酵液所消耗的功率（kw／m3）。 l 它的大小与氧容量传递系数有关。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 5．空气流量［V／（V·min），简称VVM］ l 每1min内每单位体积发酵液通入空气的体积，
也是需氧发酵的控制参数。 l 与氧的传递和其他控制参数有关。一般控制在
l 开始补糖时间：根据代谢变化的情况来确定。
l 补糖数量：以控制菌体浓度略增或不增为原则，使 产生菌的代谢活动有利于抗生素的合成。
l 补糖方式：连续滴加补入、少量多次间歇补入、大 量少次补入等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2、动力学模型控制法： l 根据菌体比生长速率、糖比消耗速率以及抗生
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l （二）碳源浓度的控制
l 补糖的数量，应使发酵液中所含的糖量能 维持菌体的正常生理代谢，并能防止抗生 素的生产能力衰退。
l 一般控制法 l 动力学模型控制法
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 1、一般控制法： “中间补糖”法。
l 决定补糖的参考参数有：糖的消耗速率、pH变化、 菌体浓度、菌丝形态、发酵液粘度、溶解氧浓度、 消沫油使用情况、罐内发酵液实际体积等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第一节 发酵过程的主要控制参数
（一）物理参数 （二）化学参数 （三）生物参数
抗生素工艺学第六章发酵ห้องสมุดไป่ตู้程的控制
一、发酵过程的主要控制参数
l （一）物理参数
l 1．温度（℃） l 发酵整个过程或不同阶段中所维持的温度。 l 酶反应速率、氧在培养液中的溶解度与传递速
率、菌体生长速率和产物合成速率
l 3．溶解氧浓度［10-6（ppm）或饱和度（％）］ l 溶解氧是需氧菌发酵的必备条件。 l 利用溶氧浓度的变化，可了解产生菌对氧利用的规
律，反映发酵的异常情况，也可作为发醉中间控制 的参数及设备供氧能力的指标。 l 溶氧浓度一般用绝对含量（10-6）来表示、有时也 用在相同条件下，氧在培养液中饱和浓度表示。
过程中不断补充新培养基，同时取出包括培养液 和菌体在内的发酵液，发酵体积和菌体浓度等不 变，使菌体处于恒定状态的发酵条件，促进菌体 的生长和产物的积累。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
②优缺点： 连续培养优点：能维持基质浓度，可以提高设备的
利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产 时间，便于自动控制。 但由于培养时间长，难以保证纯种培养。并且菌种 变异可能性较大，故在工业规模上很少采用。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程控制
微生物发酵的生产水平取决于：1）生产菌种 本身的特性；2）合适的环境条件，使它的 生产能力充分表达出来。
这些环境条件包括培养基、培养温度、pH、 氧的需求等。
为了掌握菌种在代谢过程中的代谢变化规律， 需要监测一些参数，这些参数包括菌体浓度 、糖、N消耗及产物浓度，培养温度、pH、 溶氧等。
工业上防止出现菌种衰退和杂菌污染等实际 问题，大都采用分批发酵或补料分批发酵这两 种方式。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
1、分批式发酵
①理论基础 把培养液一次性装入发酵罐，灭菌后接入一定
量的种子液，在最佳条件下进行发酵培养。 是产生菌体经过一定时间不同级数的种子培养
，达到一定菌体量后，移种到发酵罐进行纯种和 通气搅拌培养，到规定时间即行结束的过程。 ②优缺点：
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 6．废气中的CO2浓度（％） l 废气中的CO2就是产生菌呼吸放出的CO2。测
定它可以算出产生菌的呼吸熵，从而了解产生 菌的呼吸代谢规律。
l 其他化学参数：DNA、RNA、生物合成的关 键酶等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
（三）生物参数
l 1．菌丝形态
l 丝状菌发酵过程中菌丝形态的改变是生化代谢 变化的反映。
抗生素工艺学第六章发 酵过程的控制
2020/11/20
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程原理
一、发酵的基本概念 1、微生物发酵
利用微生物体来制得产物的需氧或厌氧的任何过 程。 2、初级代谢产物
关系到微生物新陈代谢过程中的能量代谢、细 胞生长和细胞结构的代谢产物。 3、次级代谢产物
微生物菌体在生长期不能合成的、一般在菌体 生长静止期中合成的与菌体成长繁殖无明显关系 的产物。
素比生产速率等动力学参数来控制加糖。 l 需建立动力学模型，在实际生产上应用较少。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
二、 氮源浓度变化及其控制
l 1．补加有机氮源 l 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过程中添加某些
具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵母粉、玉 米浆、尿素等。
l 2. 补加无机氮源 l 补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方法。
在稳定期，许多次级代谢产物在此期合成，因此 也称为生产期。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第三节 基质的影响及其控制
l 一、 碳源浓度变化及其控制 l （一）碳源浓度的影响 l 1、快速利用碳源（如葡萄糖） l 能较迅速地参与代谢，合成菌体和产生能量，
并产生分解产物（如丙酮酸等），有利于菌体 生长。 l 葡萄糖效应（关键：控制浓度，使他们不致产 生抑制抗生素合成的作用）
l 1．菌体生长阶段（菌体生长期或发酵前期 ） l 菌体进行合成代谢：菌浓明显增加、摄氧率不
断增大，溶氧浓度不断下降。
l 碳源、氮源进行分解代谢：碳源、氮源和磷酸 盐等营养物质不断被消耗，浓度明显减少。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．产物合成阶段 （产物分泌期或发酵中期）
l 这个阶段主要是合成抗生素。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 4．产物的浓度[μg（u）／ml] l 这是发酵产物产量高低或合成代谢正常与否
的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。
l 5．废气中的氧浓度（Pa） l 废气中的氧含量与产生菌的摄氧率和供氧系
数有关。 l 从废气中的O2的含量可以算出产生菌的摄氧
率和发酵罐的供氧能力。
l 3．菌体自溶阶段（菌体自溶期或发酵后期） l 菌体衰老，细胞开始自溶，氨氮含量增加，pH上
升，产物合成能力衰退，生产速率下降。 l 发酵到此期必须结束。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程的三个时期：
细胞数目的对数
1. 停滞期 2. 对数期 3. 稳定期
12
3
时间
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 以碳源和氮源的分解代谢和产物的合成代谢为主， 尚有合成菌体细胞物质的代谢存在，但不是主要的。
l 由于存在抗生素合成和菌体合成两条代谢途径，外 界环境的变化很容易影响这个阶段的代谢，碳源、 氮源和磷酸盐等营养物质的浓度必须控制在一定的 范围内，发酵条件也要严格控制，才能促使产物不 断地被合成。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 生长亚适量的磷酸盐浓度：对菌体生长不是最 适合但又不影响生长的量。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
四、前体的影响与控制
l 为了抑制抗生素产生菌的生物合成方向及增加 抗生素产量，在一些抗生素发酵过程中加入化 学前体物质。
l 如为了提高苄青霉素的产量在青霉素发酵中加 入苯乙酸等。
0.5～1.0V／（V·min）范围内。
l 6．粘度（Pa·s） l 粘度大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项
标志，也能反映发酵罐中菌丝分裂过程的情况。 l 通常用表观粘度表示之：它的大小可改变氧传
递的阻力，又可表示相对菌体浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 7．浊度（％） l 浊度是能及时反映单细胞生长状况的参数，
l 一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发 酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵 周期的依据之一。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．菌体浓度 l 菌体浓度简称菌浓，是控制微生物发酵的重要参
数之一。
l 大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响（表 观粘度、溶氧浓度）。
l 在生产上，常常根据菌体浓度来决定适合的补料 量和供氧量，以保证生产达到顶期的水平。
。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
②优缺点： 优点：在发酵过程中慢慢地加入培养基，使其在 发酵液中保持适宜水平，同时又稀释了生成的产 物浓度，避免了高浓度产物和底物的抑制作用， 也防止了后期养分不足而限制菌体生长。 缺点：受发酵罐操作容积的限制
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
3、连续式发酵
①理论基础 菌体与培养液一起装入发酵罐，在菌体培养
l 8. 料液流量（L／min） l 这是控制流体进料的参数。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
（二）化学参数
l 1． pH（酸碱度） l 发酵液的pH是发酵过程中各种产酸和产碱的
生化反应的综合结果。
l 它是发酵工艺控制的重要参数之一。它的高低 与菌体生长和产物合成有着重要的关系。
1）停滞期 在刚开始接种后的一段时间，几乎未 见菌体浓度的增加。工业上要求尽可能缩短延 滞期，这可通过使用适当种龄的种子和接种量 达到。
2）对数生长期 微生物在此期内的比生长速率最 大，细胞数目呈指数生长。
3）稳定期 由于养分的消耗和 微生物产物的分 泌，生长速率逐渐减速直至停止。生长终止原 因可能是由于某些必须养分的耗尽和自体毒性 代谢物在培养基上积累的结果。
发酵周期短，产品质量易控制，不易发生杂 菌污染，对原料组成要求较粗放。
发酵体系中开始时基质浓度很高，到中后期 营养物质浓度很低，这对发酵反应不利。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
2、补料分批发酵
①理论基础 在分批式操作的基础上，开始时投入一定量的基 础培养基，到发酵过程适当时期，开始连续补加 碳源或氮源或其他必需物质，但不取出培养液， 直到发酵终点，产率达最大化，停止补料，最后 将发酵液一次全部放出。
l 补充方式与补碳源类似，以达到最佳生产为目标。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
三、磷酸盐浓度的影响与控制
l 微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32～ 300mmol，但对次级代谢产物合成良好所允许 的最高平均浓度仅为1.0mmol，提高到 10mmol，就明显地抑制其合成。
l 磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采 取适当的浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．基质浓度（g或mg％） l 这是发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的
浓度。 l 它们的变化对产生菌的生长和产物的合成有着
重要的影响，也是提高代谢产物产量的重要控 制手段。 l 在发酵过程中，必须定时测定糖（还原糖和总 糖）、氮（氨基氮或氨氮）等基质的浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．压力（Pa） l 发酵过程中发酵罐维持的压力,一般维持在
0.2×105~0.5×105Pa。 l 保证纯种的培养,间接影响菌体代谢。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 3．搅拌转速（r／min） l 搅拌转速是指搅拌器在发酵过程中的转动速度，
通常以每1min的转数来表示。 l 它的大小与氧在发酵液中的传递速率与发酵液
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l （发酵液的菌体量和单位时间的菌浓、溶氧浓度、 糖浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值）
l 计算
（菌体的比生长速率、氧比消耗速率、糖比消耗速 率、氮比消耗速率和产物比生产速率）
（控制产生菌的代谢、决定补料和供氧工艺条件）
研究
发酵动力学
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第二节、发酵过程中的代谢变化
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
抗生素产生菌在一定条件下吸取营养物质， 合成其自身菌体细胞，同时产生抗生素 和其它代谢产物的过程，称为抗生素发酵。
发酵过程是由各种酶系统的作用而发生的 一系列生化反应，抗生素是这个过程的次 级代谢产物。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵方法
l 微生物发酵有三种方式： 分批发酵（batch fermentation） 补料分批发酵（fed-batch fermentation） 连续发酵（continuous fermentation）
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 应用： l 常以较低的浓度和慢速利用碳源一起组成基础
培养基中的混合碳源，供菌体生长用。 l 也作为发酵过程中的中间补糖用。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2. 慢速利用碳源 l 为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，
特别有利于延长抗生索的分泌期。 l 需要控制浓度，分批投料。
的均匀性有关。
l 4．搅拌功率（kw） l 指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每1m3发
酵液所消耗的功率（kw／m3）。 l 它的大小与氧容量传递系数有关。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 5．空气流量［V／（V·min），简称VVM］ l 每1min内每单位体积发酵液通入空气的体积，
也是需氧发酵的控制参数。 l 与氧的传递和其他控制参数有关。一般控制在
l 开始补糖时间：根据代谢变化的情况来确定。
l 补糖数量：以控制菌体浓度略增或不增为原则，使 产生菌的代谢活动有利于抗生素的合成。
l 补糖方式：连续滴加补入、少量多次间歇补入、大 量少次补入等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2、动力学模型控制法： l 根据菌体比生长速率、糖比消耗速率以及抗生
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l （二）碳源浓度的控制
l 补糖的数量，应使发酵液中所含的糖量能 维持菌体的正常生理代谢，并能防止抗生 素的生产能力衰退。
l 一般控制法 l 动力学模型控制法
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 1、一般控制法： “中间补糖”法。
l 决定补糖的参考参数有：糖的消耗速率、pH变化、 菌体浓度、菌丝形态、发酵液粘度、溶解氧浓度、 消沫油使用情况、罐内发酵液实际体积等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第一节 发酵过程的主要控制参数
（一）物理参数 （二）化学参数 （三）生物参数
抗生素工艺学第六章发酵ห้องสมุดไป่ตู้程的控制
一、发酵过程的主要控制参数
l （一）物理参数
l 1．温度（℃） l 发酵整个过程或不同阶段中所维持的温度。 l 酶反应速率、氧在培养液中的溶解度与传递速
率、菌体生长速率和产物合成速率
l 3．溶解氧浓度［10-6（ppm）或饱和度（％）］ l 溶解氧是需氧菌发酵的必备条件。 l 利用溶氧浓度的变化，可了解产生菌对氧利用的规
律，反映发酵的异常情况，也可作为发醉中间控制 的参数及设备供氧能力的指标。 l 溶氧浓度一般用绝对含量（10-6）来表示、有时也 用在相同条件下，氧在培养液中饱和浓度表示。
过程中不断补充新培养基，同时取出包括培养液 和菌体在内的发酵液，发酵体积和菌体浓度等不 变，使菌体处于恒定状态的发酵条件，促进菌体 的生长和产物的积累。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
②优缺点： 连续培养优点：能维持基质浓度，可以提高设备的
利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产 时间，便于自动控制。 但由于培养时间长，难以保证纯种培养。并且菌种 变异可能性较大，故在工业规模上很少采用。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程控制
微生物发酵的生产水平取决于：1）生产菌种 本身的特性；2）合适的环境条件，使它的 生产能力充分表达出来。
这些环境条件包括培养基、培养温度、pH、 氧的需求等。
为了掌握菌种在代谢过程中的代谢变化规律， 需要监测一些参数，这些参数包括菌体浓度 、糖、N消耗及产物浓度，培养温度、pH、 溶氧等。
工业上防止出现菌种衰退和杂菌污染等实际 问题，大都采用分批发酵或补料分批发酵这两 种方式。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
1、分批式发酵
①理论基础 把培养液一次性装入发酵罐，灭菌后接入一定
量的种子液，在最佳条件下进行发酵培养。 是产生菌体经过一定时间不同级数的种子培养
，达到一定菌体量后，移种到发酵罐进行纯种和 通气搅拌培养，到规定时间即行结束的过程。 ②优缺点：
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 6．废气中的CO2浓度（％） l 废气中的CO2就是产生菌呼吸放出的CO2。测
定它可以算出产生菌的呼吸熵，从而了解产生 菌的呼吸代谢规律。
l 其他化学参数：DNA、RNA、生物合成的关 键酶等。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
（三）生物参数
l 1．菌丝形态
l 丝状菌发酵过程中菌丝形态的改变是生化代谢 变化的反映。
抗生素工艺学第六章发 酵过程的控制
2020/11/20
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程原理
一、发酵的基本概念 1、微生物发酵
利用微生物体来制得产物的需氧或厌氧的任何过 程。 2、初级代谢产物
关系到微生物新陈代谢过程中的能量代谢、细 胞生长和细胞结构的代谢产物。 3、次级代谢产物
微生物菌体在生长期不能合成的、一般在菌体 生长静止期中合成的与菌体成长繁殖无明显关系 的产物。
素比生产速率等动力学参数来控制加糖。 l 需建立动力学模型，在实际生产上应用较少。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
二、 氮源浓度变化及其控制
l 1．补加有机氮源 l 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过程中添加某些
具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵母粉、玉 米浆、尿素等。
l 2. 补加无机氮源 l 补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方法。
在稳定期，许多次级代谢产物在此期合成，因此 也称为生产期。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
第三节 基质的影响及其控制
l 一、 碳源浓度变化及其控制 l （一）碳源浓度的影响 l 1、快速利用碳源（如葡萄糖） l 能较迅速地参与代谢，合成菌体和产生能量，
并产生分解产物（如丙酮酸等），有利于菌体 生长。 l 葡萄糖效应（关键：控制浓度，使他们不致产 生抑制抗生素合成的作用）
l 1．菌体生长阶段（菌体生长期或发酵前期 ） l 菌体进行合成代谢：菌浓明显增加、摄氧率不
断增大，溶氧浓度不断下降。
l 碳源、氮源进行分解代谢：碳源、氮源和磷酸 盐等营养物质不断被消耗，浓度明显减少。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．产物合成阶段 （产物分泌期或发酵中期）
l 这个阶段主要是合成抗生素。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 4．产物的浓度[μg（u）／ml] l 这是发酵产物产量高低或合成代谢正常与否
的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。
l 5．废气中的氧浓度（Pa） l 废气中的氧含量与产生菌的摄氧率和供氧系
数有关。 l 从废气中的O2的含量可以算出产生菌的摄氧
率和发酵罐的供氧能力。
l 3．菌体自溶阶段（菌体自溶期或发酵后期） l 菌体衰老，细胞开始自溶，氨氮含量增加，pH上
升，产物合成能力衰退，生产速率下降。 l 发酵到此期必须结束。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
发酵过程的三个时期：
细胞数目的对数
1. 停滞期 2. 对数期 3. 稳定期
12
3
时间
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 以碳源和氮源的分解代谢和产物的合成代谢为主， 尚有合成菌体细胞物质的代谢存在，但不是主要的。
l 由于存在抗生素合成和菌体合成两条代谢途径，外 界环境的变化很容易影响这个阶段的代谢，碳源、 氮源和磷酸盐等营养物质的浓度必须控制在一定的 范围内，发酵条件也要严格控制，才能促使产物不 断地被合成。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 生长亚适量的磷酸盐浓度：对菌体生长不是最 适合但又不影响生长的量。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
四、前体的影响与控制
l 为了抑制抗生素产生菌的生物合成方向及增加 抗生素产量，在一些抗生素发酵过程中加入化 学前体物质。
l 如为了提高苄青霉素的产量在青霉素发酵中加 入苯乙酸等。
0.5～1.0V／（V·min）范围内。
l 6．粘度（Pa·s） l 粘度大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项
标志，也能反映发酵罐中菌丝分裂过程的情况。 l 通常用表观粘度表示之：它的大小可改变氧传
递的阻力，又可表示相对菌体浓度。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 7．浊度（％） l 浊度是能及时反映单细胞生长状况的参数，
l 一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发 酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵 周期的依据之一。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
l 2．菌体浓度 l 菌体浓度简称菌浓，是控制微生物发酵的重要参
数之一。
l 大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响（表 观粘度、溶氧浓度）。
l 在生产上，常常根据菌体浓度来决定适合的补料 量和供氧量，以保证生产达到顶期的水平。
。
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
②优缺点： 优点：在发酵过程中慢慢地加入培养基，使其在 发酵液中保持适宜水平，同时又稀释了生成的产 物浓度，避免了高浓度产物和底物的抑制作用， 也防止了后期养分不足而限制菌体生长。 缺点：受发酵罐操作容积的限制
抗生素工艺学第六章发酵过程的控制
3、连续式发酵
①理论基础 菌体与培养液一起装入发酵罐，在菌体培养