温度对发酵的影响及其控制
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上升而增加，一般每升高10℃，生长速率大致增长一 倍。当温度超过最适生长温度时，生长速率随温度增 加而迅速下降。另一方面，不同生长阶段的微生物对 温度的反应不同。
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（二）温度对微生物发酵的影响
2、温度对产物形成的影响； • 从酶反应动力学来看，发酵温度升高，酶反应速率增
大，生长代谢速度加快，但酶本身容易过热而失活， 表现在菌体容易衰老，发酵周期缩短，影响最终的产 量。
➢ 最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。
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（三）最适温度的选择
2、根据培养条件选择
➢ 温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 ➢ 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些
，溶氧浓度也可髙些。 ➢ 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用
快，会使菌过早自溶。
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➢ 发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就 又提高温度，刺激产物合成到放罐。
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（三）最适温度的选择
➢ 如四环素生长阶段280C，合成期260C后期 再升温；黑曲霉生长370C，产糖化酶32～ 340C。
➢ 但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷 氨酸产生菌生长30～340C，产酸34～370C。
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（三）最适温度的选择
• 各种微生物按照其生长速度的适宜温度可 分为最低温度、最适温度和最高温度。
最适温度
最低温度
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最高温 度
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（三）最适温度的选择
➢ 最适温度的选择应从菌体的生长和产物的合成两方 面加以考虑。整个发酵周期内仅选一个最适温度不 一定好，因适合菌体生长的温度不一定适合产物的 合成。
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（二）温度对微生物发酵的影响
3、温度影响产物合成的方向。 • 例如，四环素发酵中所用的金色链霉菌，其
发酵过程中能同时产生金霉素，在温度低于 30℃时，合成金霉素的能力较强；合成四环 霉素的能力随温度的升高而增大，当达到 35℃时，只产生四环霉素，金霉素的合成几 乎停止。
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在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液 作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之 间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有 关，可用下式计算：
Q搅拌＝P×860×4186.8（焦耳/小时） P——搅拌轴功率 4186.8——机械能转变为热能的热功当量
电机功率P= 3EIcos
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（三）最适温度的选择
（2）根据生长阶段选择
➢ 在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体， 取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；
➢ 在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期， 从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。 因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭 得比较严密有利于产物合成。
➢ 发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有部分热通
过罐体向外辐射。辐辐射射热热的Q大辐小射取决于罐温与环境的
温差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热 的5％。 ➢ Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射
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（二）温度对微生物发酵的影响
• 1、温度对微生物细胞生长的影响； 一方面，最适温度范围内，生长速率随温度的
余一部分以热的形式生散物发热出Q来生，物这散发出来的热就叫生物
热。 ➢ 微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。
➢ 生物的大小与呼吸作用强弱有关
➢ 在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓 慢，产生热量较少。
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（三）最适温度的选择
➢ 菌生长快，维持在较高温度时间要短些； ➢ 菌生长慢，维持较高温度时间可长些。 ➢ 培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么
前期温度可髙些，以利于菌的生长。
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（三）最适温度的选择
在四环素的发酵过程中，采用变温控制，在中后 期保持一个较低的温度以延长抗生素分泌期，放罐 前24小时提高2-3℃，这能使最后24小时抗生素产 量提高50%。 青霉素发酵，最初5小时维持30 ℃，6-35小时为 35 ℃，36-85小时为20 ℃，最后40小时再升到25 ℃这样比恒温培养可提高14.7%的产量
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（三）最适温度的选择
• 1、根据菌种及生长阶段选择 • 2、根据培养条件选择 • 3、根据菌生长情况
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1、根据菌种及生长阶段选择
（1）微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要 求的温度范围也不同。
➢ 如黑曲霉生长温度为370C， ➢ 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～340C， ➢ 青霉菌生长温度为300C。
➢ 菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈， 菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须 注意控制温度。
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的 酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大， 且逐渐减弱。
➢ 如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发 酵不正常。如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌， 此外培养基营养越丰富，生物热也越大。
温度对发酵的影响及其控制
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制作团队
制作总监 沈俊秀
主讲人 祁娟
技术顾问 周戴
内容编辑：李程 张正涛 叶强
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研究内容
1、影响发酵温度的因素 2、温度对微生物发酵的影响 3、最适温度的选择与控制
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（一）影响发酵温度的因素
发酵热Q发酵 生物热Q生物 搅拌热Q搅拌 蒸发热Q蒸发 辐射热Q辐射
E——额定电压，I——额定电流 cosφ——功率因素，1千瓦时＝860×4186.8焦耳
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫
蒸发热。此外，排气蒸也发会带热走Q部蒸发分热量叫显热Q显热，显热
很小，一般可以忽略不计。
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（一）影响发酵温度的因素
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 发酵热是引起发酵过程温变化的原因。
➢ 所谓发酵热就是发酵过发程中酵释热放Q出发来酵的净热量。
➢ 在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量， 而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其 分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物 （如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其
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（二）温度对微生物发酵的影响
2、温度对产物形成的影响； • 从酶反应动力学来看，发酵温度升高，酶反应速率增
大，生长代谢速度加快，但酶本身容易过热而失活， 表现在菌体容易衰老，发酵周期缩短，影响最终的产 量。
➢ 最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。
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（三）最适温度的选择
2、根据培养条件选择
➢ 温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 ➢ 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些
，溶氧浓度也可髙些。 ➢ 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用
快，会使菌过早自溶。
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➢ 发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就 又提高温度，刺激产物合成到放罐。
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（三）最适温度的选择
➢ 如四环素生长阶段280C，合成期260C后期 再升温；黑曲霉生长370C，产糖化酶32～ 340C。
➢ 但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷 氨酸产生菌生长30～340C，产酸34～370C。
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（三）最适温度的选择
• 各种微生物按照其生长速度的适宜温度可 分为最低温度、最适温度和最高温度。
最适温度
最低温度
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最高温 度
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（三）最适温度的选择
➢ 最适温度的选择应从菌体的生长和产物的合成两方 面加以考虑。整个发酵周期内仅选一个最适温度不 一定好，因适合菌体生长的温度不一定适合产物的 合成。
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（二）温度对微生物发酵的影响
3、温度影响产物合成的方向。 • 例如，四环素发酵中所用的金色链霉菌，其
发酵过程中能同时产生金霉素，在温度低于 30℃时，合成金霉素的能力较强；合成四环 霉素的能力随温度的升高而增大，当达到 35℃时，只产生四环霉素，金霉素的合成几 乎停止。
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在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液 作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之 间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有 关，可用下式计算：
Q搅拌＝P×860×4186.8（焦耳/小时） P——搅拌轴功率 4186.8——机械能转变为热能的热功当量
电机功率P= 3EIcos
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（三）最适温度的选择
（2）根据生长阶段选择
➢ 在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体， 取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；
➢ 在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期， 从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。 因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭 得比较严密有利于产物合成。
➢ 发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有部分热通
过罐体向外辐射。辐辐射射热热的Q大辐小射取决于罐温与环境的
温差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热 的5％。 ➢ Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射
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（二）温度对微生物发酵的影响
• 1、温度对微生物细胞生长的影响； 一方面，最适温度范围内，生长速率随温度的
余一部分以热的形式生散物发热出Q来生，物这散发出来的热就叫生物
热。 ➢ 微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。
➢ 生物的大小与呼吸作用强弱有关
➢ 在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓 慢，产生热量较少。
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（三）最适温度的选择
➢ 菌生长快，维持在较高温度时间要短些； ➢ 菌生长慢，维持较高温度时间可长些。 ➢ 培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么
前期温度可髙些，以利于菌的生长。
可Biblioteka Baidu辑ppt
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（三）最适温度的选择
在四环素的发酵过程中，采用变温控制，在中后 期保持一个较低的温度以延长抗生素分泌期，放罐 前24小时提高2-3℃，这能使最后24小时抗生素产 量提高50%。 青霉素发酵，最初5小时维持30 ℃，6-35小时为 35 ℃，36-85小时为20 ℃，最后40小时再升到25 ℃这样比恒温培养可提高14.7%的产量
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（三）最适温度的选择
• 1、根据菌种及生长阶段选择 • 2、根据培养条件选择 • 3、根据菌生长情况
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1、根据菌种及生长阶段选择
（1）微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要 求的温度范围也不同。
➢ 如黑曲霉生长温度为370C， ➢ 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～340C， ➢ 青霉菌生长温度为300C。
➢ 菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈， 菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须 注意控制温度。
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的 酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大， 且逐渐减弱。
➢ 如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发 酵不正常。如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌， 此外培养基营养越丰富，生物热也越大。
温度对发酵的影响及其控制
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制作团队
制作总监 沈俊秀
主讲人 祁娟
技术顾问 周戴
内容编辑：李程 张正涛 叶强
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研究内容
1、影响发酵温度的因素 2、温度对微生物发酵的影响 3、最适温度的选择与控制
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（一）影响发酵温度的因素
发酵热Q发酵 生物热Q生物 搅拌热Q搅拌 蒸发热Q蒸发 辐射热Q辐射
E——额定电压，I——额定电流 cosφ——功率因素，1千瓦时＝860×4186.8焦耳
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫
蒸发热。此外，排气蒸也发会带热走Q部蒸发分热量叫显热Q显热，显热
很小，一般可以忽略不计。
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（一）影响发酵温度的因素
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（一）影响发酵温度的因素
➢ 发酵热是引起发酵过程温变化的原因。
➢ 所谓发酵热就是发酵过发程中酵释热放Q出发来酵的净热量。
➢ 在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量， 而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。
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5
（一）影响发酵温度的因素
➢ 在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其 分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物 （如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其