谷胱甘肽的发酵优化及调控分析28页PPT
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发酵过程优化与控控制PPT课件
（一）运输过程 大多数细胞的细胞质外有两种结构：细胞壁和细胞膜，
这些结构是细胞的屏障。 细胞壁的主要功能是防止因胞内的高渗透压而引起细胞
破裂，细胞膜主要由磷脂组成，在细胞生长过程中，具有变 化的流动结构。大部分小分子很容易通过细胞壁，因此运输 过程主要取决于细胞膜，大分子物质只有在细胞具有特定的 排泄机制时才可以通过细胞壁运输。
培养基中存在的能够被微生物利用的化学物质均称为底 物，因此，底物可以是培养基制备时所添加的化学物质，也 可以是代谢产物或代谢中间体等物质。例如酿酒酵母的二次 生长现象，酵母以葡萄糖为底物生长的同时会产生乙醇，当 葡萄糖耗尽后，细胞能继续以乙醇为底物生长。
代谢产物是那些形成于细胞内，能够穿过细胞膜的物质， 它们可以被排泄进入非生物相。因此，代谢产物既可以是底 物经过多步反应形成的小分子物质，也可以是细胞产生的大 分子物质，如胞外蛋白酶。细胞质成分则是由底物形成的、 不能穿过细胞膜的物质，如蛋白质、RNA和DNA，一些小分 子如ATP、NADH以及NADPH也可以归为细胞质成分。
质子穿过膜的过程中会产生电化学势，将质子运输回 细胞（线粒体）内，就可以获得吉布斯自由能。质子的内流 是由参与了ATP合成的ATP酶传递的，其运输是可逆的，如 ATP酶也可以通过通过消耗ATP的方式将质子泵出细胞，这 也是一个一级主动运输过程。质子的运输过程如图2-1所示。
n0H+
膜
ATP酶
NADH+O2
2、协助扩散 细胞膜中存在许多转运蛋白，允许特定的化合物进行被 动运输，且比自由扩散通过细胞快得多，这一过程就是协 助扩散。真菌中这种运输机制是很典型的，在细菌中则比 较少见。 协助扩散与自由扩散相似，因为只有存在浓度梯度时， 由高浓度向低浓度的运输才可能发生。化合物在自由转运 物的存在下才能进入细胞，故运输速率遵循典型的饱和型 动力学，即：在低浓度下，运输速率与底物浓度呈一级关 系，而在高浓度时则呈现零级关系。真菌中通过协助扩散 的底物主要有葡萄糖和其它糖类。
《实验一谷胱甘肽》课件
步骤二
按照一定比例混合谷氨酸、半胱氨酸和甘 氨酸，加入磷酸盐缓冲液调节pH值。
步骤四
通过高效液相色谱法检测谷胱甘肽的合成 情况。
步骤三
在一定温度和pH值条件下，通过酶促反 应合成谷胱甘肽。
02
谷胱甘肽介绍
谷胱甘肽的化学结构
谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的 三肽。
谷胱甘肽分子中，谷氨酸和半胱氨酸之间形成了 一个肽键。
实验原理
谷胱甘肽是一种重要的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成，具有抗氧化、解毒和维持细胞内环境稳定等作用。 本实验将通过化学合成和生物提取两种方法制备谷胱甘肽，并对其性质和功能进行表征。
步骤一
谷胱甘肽的合成
THANKS
感谢观看
讨论与展望
总词
综合讨论与未来方向
详细描述
在讨论与展望部分，应对实验结果进行综合分析和推理，探讨实验结果的可能应用和实 际意义。同时，应结合当前领域的发展趋势和未来需求，提出对实验的改进和进一步研
究的方向，为后续的研究提供参考和启示。
05
结论
本实验的主要发现
谷胱甘肽具有抗氧化和解毒作用
实验结果显示，谷胱甘肽能够清除自由基，减轻氧化应激对细胞的损伤，同时能够结合并 排除有毒物质，保护细胞健康。
《实验一谷胱甘肽》 ppt课件
目录
• 实验简介 • 谷胱甘肽介绍 • 实验操作过程 • 结果与讨论 • 结论 • 参考文献
01
实验简介
实验目的
探究谷胱甘肽对某些疾病 的治疗作用。
了解谷胱甘肽在生物体内 的生理作用。
掌握谷胱甘肽的合成方法 。
01
03 02
实验原理
01
谷胱甘肽是一种含有活性巯基(-SH)的三肽，由谷氨酸、半胱氨 酸和甘氨酸组成。
谷胱甘肽(GSH) ppt课件
还原型谷胱甘肽引起巨幼细胞性贫血的原因可能为药物抑 制二氢叶酸还原酶，使二氢叶酸不能转化为四氢叶酸，脱 氧胸苷酸受阻，DNA合成障碍，使细胞出现巨幼样改变。
PPT课件
20
谷胱甘肽与疾病调节
GSH可促进肝脏对酒精的解毒，酒精经代谢 后产生大量的自由基，对人体有毒，而GSH 可清除自由基，促进酒精清除。
GSH（谷胱甘肽）
PPT课件
1
谷胱甘肽（glutathione）是一种由3个氨基酸组成的短肽， 存在于几乎身体的每一个细胞中，但是谷胱甘肽必须在有 产生的细胞及其前体（Vc和α-硫辛酸）的条件下才可以 有效地在人体内工作，谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系 统的功能，在细胞中，谷胱甘肽主要发挥抗氧化剂的作用。
胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外，在中
枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。
GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护
红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢
功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免
受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的
PPT课件
4
谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下，以
其硫醇还原性存在，是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物，
在许多生命活动中，起着直接或间接的作用包括基因表达
调控、酶活性和代谢调节、对细胞的保护、氨基酸转运、
免疫功能调节等。氧化应激或亲电化合物攻击可使细胞内
的GSH含量降低，或使其转变为双硫氧化型（GSSG）。谷
GSH能激活乙酰胆碱酯酶，加速乙酰胆碱的 水解灭活而起到一定的抗过敏作用。
二氧化硅粉尘可导致机体氧代谢产物的负 荷蓄积。GSH含量升高，有助于机体对二氧 化硅粉尘所致氧化性损伤的代偿和适应。
PPT课件
20
谷胱甘肽与疾病调节
GSH可促进肝脏对酒精的解毒，酒精经代谢 后产生大量的自由基，对人体有毒，而GSH 可清除自由基，促进酒精清除。
GSH（谷胱甘肽）
PPT课件
1
谷胱甘肽（glutathione）是一种由3个氨基酸组成的短肽， 存在于几乎身体的每一个细胞中，但是谷胱甘肽必须在有 产生的细胞及其前体（Vc和α-硫辛酸）的条件下才可以 有效地在人体内工作，谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系 统的功能，在细胞中，谷胱甘肽主要发挥抗氧化剂的作用。
胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外，在中
枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。
GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护
红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢
功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免
受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的
PPT课件
4
谷胱甘肽存在于所有动物细胞中，在正常情况下，以
其硫醇还原性存在，是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物，
在许多生命活动中，起着直接或间接的作用包括基因表达
调控、酶活性和代谢调节、对细胞的保护、氨基酸转运、
免疫功能调节等。氧化应激或亲电化合物攻击可使细胞内
的GSH含量降低，或使其转变为双硫氧化型（GSSG）。谷
GSH能激活乙酰胆碱酯酶，加速乙酰胆碱的 水解灭活而起到一定的抗过敏作用。
二氧化硅粉尘可导致机体氧代谢产物的负 荷蓄积。GSH含量升高，有助于机体对二氧 化硅粉尘所致氧化性损伤的代偿和适应。
自然科学发酵代谢及其调节控制PPT课件
• 前期碳过高，渗透压过大，不利生长； • 后期碳过高，会继续生长，不利合成代谢产物； • 速效碳，利于菌体生长但过高易产生反馈抑制； • 缓效碳，利于次生代谢产物的产生，但一次投入太多，
易使菌体老化。
补碳常称：“中间补糖”，可有效带来发酵单 位的上升。
第四第章四章发酵发代酵谢过及程调及节控控制制 第21页/共53页第三二节、发发酵酵过程调节控制
（一）碳源浓度的变化及控制
1、补糖时间：
• 过早，刺激生长，次生代谢产物量下降 • 过迟，整个系统能量跟不上，回复难，干扰代谢。
所以，时间宜选择 还原糖从最高峰开始下降 时补糖（补量不要超过原有最高量）
第四章 发酵代谢及调节控制 第22页/共53页第二节 发酵过程调节控制
（一）碳源浓度的变化及控制
一、与代谢变化有关的参数
• 由于发酵过程的复杂性，使得发酵工业生产过程 的在线监控比其他行业落后，其重要原因是有效 检测过程状态变量的传感器质量不过关，以至很 难实现在线分析和控制。
• 变化过程中的参数可分为物理参数、化学参数、 生物学参数等，但目前较多的测定参数仅包括温 度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH值、溶氧、 糖含量、菌体浓度、基质浓度等，且其中大多数 为非在线测定。
解，从而影响微生物对其利用。
第四章 发酵代谢及调节控制 第31页/共53页第二节 发酵过程调节控制
四、pH的变化及控制
发酵过程pH变化：
•
菌体生长期，pH变化较大，因为微生物利用营养物质产生酸或碱，
使pH下降或上升；
•
产物合成期，pH相对稳定；
•
菌体自溶期，基质耗尽，蛋白酶活跃，氨基氮上升，pH上升
第四章 发酵代谢及调节控制 第30页/共53页第二节 发酵过程调节控制
易使菌体老化。
补碳常称：“中间补糖”，可有效带来发酵单 位的上升。
第四第章四章发酵发代酵谢过及程调及节控控制制 第21页/共53页第三二节、发发酵酵过程调节控制
（一）碳源浓度的变化及控制
1、补糖时间：
• 过早，刺激生长，次生代谢产物量下降 • 过迟，整个系统能量跟不上，回复难，干扰代谢。
所以，时间宜选择 还原糖从最高峰开始下降 时补糖（补量不要超过原有最高量）
第四章 发酵代谢及调节控制 第22页/共53页第二节 发酵过程调节控制
（一）碳源浓度的变化及控制
一、与代谢变化有关的参数
• 由于发酵过程的复杂性，使得发酵工业生产过程 的在线监控比其他行业落后，其重要原因是有效 检测过程状态变量的传感器质量不过关，以至很 难实现在线分析和控制。
• 变化过程中的参数可分为物理参数、化学参数、 生物学参数等，但目前较多的测定参数仅包括温 度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH值、溶氧、 糖含量、菌体浓度、基质浓度等，且其中大多数 为非在线测定。
解，从而影响微生物对其利用。
第四章 发酵代谢及调节控制 第31页/共53页第二节 发酵过程调节控制
四、pH的变化及控制
发酵过程pH变化：
•
菌体生长期，pH变化较大，因为微生物利用营养物质产生酸或碱，
使pH下降或上升；
•
产物合成期，pH相对稳定；
•
菌体自溶期，基质耗尽，蛋白酶活跃，氨基氮上升，pH上升
第四章 发酵代谢及调节控制 第30页/共53页第二节 发酵过程调节控制
《实验1谷胱甘肽》课件
实验数据记录：详细记录实验过程中的各项数据 数据处理与分析：对实验数据进行整理、分析和处理 图表绘制：根据处理后的数据绘制图表，直观展示实验结果 结论总结：根据图表和数据分析结果，总结实验结论
பைடு நூலகம்
实验结果展示
实验数据记录：详细记录实验 过程中的各项数据
数据分析：对实验数据进行整 理、分析和解释
图表展示：用图表直观展示实 验结果，便于理解
结论总结：总结实验结果，得 出结论并解释意义
结果分析
实验数据整理：将实验数据进行整理，包括实验组和对照组的数据。
数据分析：对实验数据进行统计分析，包括平均值、标准差等。
结果解释：根据数据分析结果，对实验结果进行解释，包括可能的误差来源、实验结果的可靠 性等。
结论总结：根据实验结果，总结实验结论，并指出实验的局限性。
谷胱甘肽的抗氧化作用机 制
谷胱甘肽在细胞内的合成 与代谢
谷胱甘肽的生理功能与作 用
谷胱甘肽粉末 缓冲液 实验器材 实验步骤
材料准备
实验操作流程
准备实验器材和试剂 配制谷胱甘肽溶液 设定实验条件和参数 按照实验步骤进行操作 记录实验数据和结果 分析实验数据并得出结论
数据记录与处理
未来研究展望
深入研究谷胱甘肽的生物活性 探索谷胱甘肽在疾病治疗中的应用 开发高效、低毒的谷胱甘肽类似物 深入研究谷胱甘肽的合成与调控机制
实验目的与原理
实验总结
实验步骤与操作
实验结果与数据分析
实验结论与意义
个人反思与体会
实验操作过程中的不足与失误 对实验原理和理论知识的理解深度 实验结果与预期的差异及原因分析 对实验技能和实验方法的改进建议
实验数据的讨论：对 实验所得数据进行统 计、分析和解释，探 讨其规律性和意义。
பைடு நூலகம்
实验结果展示
实验数据记录：详细记录实验 过程中的各项数据
数据分析：对实验数据进行整 理、分析和解释
图表展示：用图表直观展示实 验结果，便于理解
结论总结：总结实验结果，得 出结论并解释意义
结果分析
实验数据整理：将实验数据进行整理，包括实验组和对照组的数据。
数据分析：对实验数据进行统计分析，包括平均值、标准差等。
结果解释：根据数据分析结果，对实验结果进行解释，包括可能的误差来源、实验结果的可靠 性等。
结论总结：根据实验结果，总结实验结论，并指出实验的局限性。
谷胱甘肽的抗氧化作用机 制
谷胱甘肽在细胞内的合成 与代谢
谷胱甘肽的生理功能与作 用
谷胱甘肽粉末 缓冲液 实验器材 实验步骤
材料准备
实验操作流程
准备实验器材和试剂 配制谷胱甘肽溶液 设定实验条件和参数 按照实验步骤进行操作 记录实验数据和结果 分析实验数据并得出结论
数据记录与处理
未来研究展望
深入研究谷胱甘肽的生物活性 探索谷胱甘肽在疾病治疗中的应用 开发高效、低毒的谷胱甘肽类似物 深入研究谷胱甘肽的合成与调控机制
实验目的与原理
实验总结
实验步骤与操作
实验结果与数据分析
实验结论与意义
个人反思与体会
实验操作过程中的不足与失误 对实验原理和理论知识的理解深度 实验结果与预期的差异及原因分析 对实验技能和实验方法的改进建议
实验数据的讨论：对 实验所得数据进行统 计、分析和解释，探 讨其规律性和意义。
谷胱甘肽的发酵优化及调控分析
Wang 等在发酵过程中优化在一次添加三种前体氨基酸 的量,使发酵在38小时达到最高的GSH产量2020mg/ml。
（5）几种新型的代谢途径调控方式分析
同 一 细 胞 间
不 同 细 胞 间
Γ-GTP：γ-谷氨酰转肽酶
Opt1：寡肽转运体1
Gxa1:谷胱甘肽转出ABC 蛋白1
Gex1/Gex2:谷胱甘肽质 子交换器1
5L/min时,搅拌转速达到300r/min即可满足细胞生长和合成对溶解氧
的需求。 2.pH在5.5时对细胞生长和GSH合成最佳,而不控制pH比控制pH在对细 胞生长和GSH合成分别降低了27%和29%。 3.Liang等利用环境氧胁迫策略来提高产肮假丝酵母中的GSH积累,在
发酵过程中分三段对其进行氧胁迫后 ,使分批发酵GSH产量达218mg/L,
3 发酵条件优化及调控策略TITLE
3.1 培养基优化
Liu等对葡萄糖、蛋白胨和硫酸镁运用Box-Behnken设 计进行优化,考察它们对酿酒酵母产的影响,并分别用
响应面法和神经网络进行分析,发现神经网络预测的生
物量和产量误差更小,在优化后的培养条件下,GSH产量 达到115.28mg/L,比优化前提高了73%.
（2）比生长速率调控
据质量守恒做出比生长速率和比产率的数学模型, 通过控 制补料发酵过程中的底物流加速率来操控比生长速率,从而获 得最大产量。
（3）前体补加调控
通过添加L-半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸提高谷胱甘肽生产 量。
4 发酵条件优化及调控策分析
ATP
TCA
ATP
（1）添加碳氮源（葡萄糖、蛋白胨等）：GSH是一种胞内产物，提高细胞密度，
1.1 功能
发酵过程优化与控制技术研究 ppt课件
我国是世界最大的维生素C生产国和出口国，2009年生产10万吨 左右，产值45亿，占世界市场90％
关键科学问题：维生素C发酵微生物的功能关系
L-山梨糖
2-酮基-L-古龙酸
小菌(氧化葡萄糖 杆菌G. oxydans )
+
大菌(巨大芽孢杆 菌B. megaterium )
现况：维生素C两步发酵工艺 小菌单独培养生长、产酸困难 大菌本身不产酸，促进小菌生长和产酸
基于细胞内部分析进行优化
d (DCW) / (g/L)
r (Glucose) / (g/L)
16
12
8
A
4
0
140
120
t /h
100
80
60
B
40
20
0
80 t /h
60
40
C
20
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t /h
优化策略
高产量
高底 物转 化率
高生 产强
度
r (Pyruvate) / (g/L)
对发酵过程 自适应最优
进行在线状 化控制系统
态预测和模 的开发、计
式识别
算机模拟和
实际应用
15
发酵优 化技术
4 基于代谢通量分析的过程优化技术
研究思想
参考已知的生化反应计量关系、 代谢途径、生理、特征，构建、
合成不同产物的代谢网络。
利用代谢通量分析方法，计算得
出胞内各条代谢途径的通量变化。
16
目的
研究思想
分 析
发酵过程的动力学参数(μ， qp，qs) 流变学参数的变化特性
不同T、pH、 RPM、DO
关键科学问题：维生素C发酵微生物的功能关系
L-山梨糖
2-酮基-L-古龙酸
小菌(氧化葡萄糖 杆菌G. oxydans )
+
大菌(巨大芽孢杆 菌B. megaterium )
现况：维生素C两步发酵工艺 小菌单独培养生长、产酸困难 大菌本身不产酸，促进小菌生长和产酸
基于细胞内部分析进行优化
d (DCW) / (g/L)
r (Glucose) / (g/L)
16
12
8
A
4
0
140
120
t /h
100
80
60
B
40
20
0
80 t /h
60
40
C
20
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t /h
优化策略
高产量
高底 物转 化率
高生 产强
度
r (Pyruvate) / (g/L)
对发酵过程 自适应最优
进行在线状 化控制系统
态预测和模 的开发、计
式识别
算机模拟和
实际应用
15
发酵优 化技术
4 基于代谢通量分析的过程优化技术
研究思想
参考已知的生化反应计量关系、 代谢途径、生理、特征，构建、
合成不同产物的代谢网络。
利用代谢通量分析方法，计算得
出胞内各条代谢途径的通量变化。
16
目的
研究思想
分 析
发酵过程的动力学参数(μ， qp，qs) 流变学参数的变化特性
不同T、pH、 RPM、DO
发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化
发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化发酵法生产谷胱甘肽（GSH）分离纯化工艺优化谷胱甘肽(GSH,L-γ-谷氨酸-L-半胱氨酸甘氨酸)是一种广泛存在于动植物和微生物细胞中具有重要生理功能的活性三肽。
目前,国外分离GSH主要应用铜盐法及离子交换法,国产离子交换树脂用于分离纯化GSH虽有报道,但离真正应用还有距离。
在经前人筛选出苯乙烯系硫脲树脂作为分离介质的基础上,我们基本确定了一条包括酵母细胞的破碎、抽提液预处理、杂蛋白去除、浓缩、层析、结晶的工艺路线,并对其中一些步骤进行优化。
经过优化,真空浓缩选择65℃浓缩不超过4h为最佳,此时GSH收率可达92%；用100-200目处理好的硫脲树脂填成床层高度为F3.5x35cm的层析柱,采用pH3.00.1mol/L(NH)2HPO4—HCl缓冲液、pH3.00.2M NH4CI—HCl缓冲液分别处理层析柱后上样洗脱,所得的洗脱收率与采用pH3.00.lmol/1(NH)2HPO4—HCl缓冲液时相当；当上样浓度加倍至2400mg/L,洗脱效果基本保持不变,提高了树脂使用率；最佳洗脱流速为7mL/min;柱高不低于20cm均可以达到分离纯化GSH的目的；当柱高高于31cm时在两个GSH洗脱峰中均可以收集到可以用于结晶的部分,柱高低于31cm时只能收集第二个洗脱峰的部分洗脱液用于结晶；能用于结晶的洗脱液的pH值主要集中在3.5-4.5之间,可简化为用pH检测来收集洗脱液；对结晶工艺流程改进为：在洗脱液浓缩400-500倍后加入60%-70%异丙醇,调pH值2.82-2.88之间,加入1%～2%的GSH 晶种,室温放置0.5h,降温至10℃放置8h,然后真空干燥。
工艺的总收率约为45%,产品纯度为99%。
在进行技术转让验证实验时,发现树脂在使用60次后分离效果明显变差,经再生处理后树脂的吸附能力变弱,洗脱效果不如以前,为此我们对于树脂再生条件进行研究：发现经酸碱处理过的需再生的树脂对GSH的吸附容量最大,故采用NaOH、HCl溶液来再生树脂；经过1.0mol/L浓度的NaOH、HCl溶液再生的树脂于室温下在pH3.50-3.75之间吸附GSH后,再用浓度为3%NaOH溶液进行解吸,吸附容量达18mg/g干树脂,解吸得率可达95%左右。
发酵过程控制与优化ppt课件
一、温度对发酵的影响 1.影响反应速率 2.影响发酵方向
另外，还影响发酵液的粘度、溶氧和酵温度是既适合菌体的生长又适合 代谢产物合成的温度。
随菌种、培养基成分、培养条件和菌体生 长阶段不同而改变。
三、发酵过程引起温度变化的因素——发酵热
Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐
射
四、温度的控制
一般不需加热，因 释放了大量的发酵热， 需要冷却的情况多。
用夹套或蛇形管， 通冷却水。
第三节 pH变化及其控制
一、pH变化的原因
1.基质代谢
（1）糖代谢 糖分解成小分子酸、醇，使pH下降。 糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。
（2）氮代谢 氨基酸中的-NH2被利用，pH下降； 尿素被分解成NH3，pH上升。
生长的最适pH值与发酵的最适pH值
举例：Aspergillus niger在pH2~2.5范围时有利于合 成柠檬酸，当在pH2.5~6.5范围内时以菌体生长为主， 而在pH7.0时，则以合成草酸为主。
2.pH的控制
(1)调节好基础培养基的pH。
若控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.56.8。 (2)通过加酸碱和中间补料来控制。
罐内消泡: 靠罐内消泡浆打碎泡沫。 罐外消泡：靠喷嘴的加速作用消除泡沫。
2.消泡剂消泡
机理: 降低液膜的机械强度 降低液膜的表面粘度
（1）天然油脂类：豆油、玉米油、棉子油、菜 籽油（还可作为碳源），用量大，0.1% 0.2%。 （2）聚醚类：又称泡敌，消泡能力为豆油的 1020倍，用量少，0.02%-0.03%。
第六节 发酵染菌及其防治
一、染菌的检查、判断
（一）观察法
1. 菌体浓度（OD值）异常（OD:optical density） 2. 溶解氧（DO）异常 3. pH值异常 4. 泡沫过多
另外，还影响发酵液的粘度、溶氧和酵温度是既适合菌体的生长又适合 代谢产物合成的温度。
随菌种、培养基成分、培养条件和菌体生 长阶段不同而改变。
三、发酵过程引起温度变化的因素——发酵热
Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐
射
四、温度的控制
一般不需加热，因 释放了大量的发酵热， 需要冷却的情况多。
用夹套或蛇形管， 通冷却水。
第三节 pH变化及其控制
一、pH变化的原因
1.基质代谢
（1）糖代谢 糖分解成小分子酸、醇，使pH下降。 糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。
（2）氮代谢 氨基酸中的-NH2被利用，pH下降； 尿素被分解成NH3，pH上升。
生长的最适pH值与发酵的最适pH值
举例：Aspergillus niger在pH2~2.5范围时有利于合 成柠檬酸，当在pH2.5~6.5范围内时以菌体生长为主， 而在pH7.0时，则以合成草酸为主。
2.pH的控制
(1)调节好基础培养基的pH。
若控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.56.8。 (2)通过加酸碱和中间补料来控制。
罐内消泡: 靠罐内消泡浆打碎泡沫。 罐外消泡：靠喷嘴的加速作用消除泡沫。
2.消泡剂消泡
机理: 降低液膜的机械强度 降低液膜的表面粘度
（1）天然油脂类：豆油、玉米油、棉子油、菜 籽油（还可作为碳源），用量大，0.1% 0.2%。 （2）聚醚类：又称泡敌，消泡能力为豆油的 1020倍，用量少，0.02%-0.03%。
第六节 发酵染菌及其防治
一、染菌的检查、判断
（一）观察法
1. 菌体浓度（OD值）异常（OD:optical density） 2. 溶解氧（DO）异常 3. pH值异常 4. 泡沫过多
谷胱甘肽(GSH)PPT课件
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px)是红细胞内的主要抗氧化酶之一，其 活性中心是以硒代半胱氨酸的形式存在。许多重金属可以与该半胱氨 酸的巯基结合而使GSH-Px失活。
谷胱甘肽与红细胞溶血
红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作 用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转 变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。还原 型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合， 生成水和氧化型谷胱甘肽，也能够将高铁血红蛋 白还原为血红蛋白。谷胱甘肽可保护血红蛋白不 受过氧化氢、自由基等氧化转变为高铁血红蛋白， 从而使它持续正常发挥运输氧的能力。
谷胱甘肽与糖尿病
GSH参与葡萄糖诱导的胰岛素分泌，血浆中 GSH/GSSG的比率可影响细胞对葡萄糖的反 应性，此比率的增加可改善糖尿病患者外 周胰岛素的作用提高血液中GSH的水平，减 少氧化损伤的程度和增加胰岛素的敏感性。
谷胱甘肽与自由基
自由基参与了许多疾病如动脉粥样硬化、糖尿病、中风、 炎症反应和癌症等病理生理过程。在人体内，自由基氧化 损伤的直接结果为脂质过氧化，进而导致细胞膜的裂解， 最终发展为细胞死亡。同时体内广泛存在的抗氧化剂如维 生素E、维生素A、维生素C、谷胱甘肽以及抗氧化酶如谷 胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）可以抑制自 由基的生物效应。
胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外，在中
枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。
GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护
红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢
功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免
受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的
谷胱甘肽与红细胞溶血
红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作 用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转 变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。还原 型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合， 生成水和氧化型谷胱甘肽，也能够将高铁血红蛋 白还原为血红蛋白。谷胱甘肽可保护血红蛋白不 受过氧化氢、自由基等氧化转变为高铁血红蛋白， 从而使它持续正常发挥运输氧的能力。
谷胱甘肽与糖尿病
GSH参与葡萄糖诱导的胰岛素分泌，血浆中 GSH/GSSG的比率可影响细胞对葡萄糖的反 应性，此比率的增加可改善糖尿病患者外 周胰岛素的作用提高血液中GSH的水平，减 少氧化损伤的程度和增加胰岛素的敏感性。
谷胱甘肽与自由基
自由基参与了许多疾病如动脉粥样硬化、糖尿病、中风、 炎症反应和癌症等病理生理过程。在人体内，自由基氧化 损伤的直接结果为脂质过氧化，进而导致细胞膜的裂解， 最终发展为细胞死亡。同时体内广泛存在的抗氧化剂如维 生素E、维生素A、维生素C、谷胱甘肽以及抗氧化酶如谷 胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）可以抑制自 由基的生物效应。
胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外，在中
枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。
GSH是机体主要的抗氧化剂之一，主要作用有：维护
红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢
功能：它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用，使双氧水还原成
水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免
受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的
还原型谷胱甘肽课件
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3.还原型谷胱甘肽的应用及市场前景
谷胱甘肽具有广谱解毒作用，不仅可用于药物，更可作为功能性食品的基料，在延缓 衰老、增强免疫力、抗肿瘤等功能性食品广泛应用。
一上的应用
三 食品中的应用
GSH的应用
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四 化妆品中的应用.
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还原型谷胱甘肽在临床药物上的应用
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还原型谷胱甘肽的市场前景
1.国产谷胱甘肽占主导地位
还原型谷胱甘肽（GSH）于1995年由日本协和发酵株式会社与日本山之 内株式会社研制成功并上市。1999年，重庆药友制药的粉针制剂在国内获批生 产，随后，昆明积大制药、山东绿叶制药的还原型谷胱甘肽注射剂先后上市。 至2011年5月，国内已有26张生产批文，全部为制剂，谷胱甘肽进口注册批文 共有12张，。
和二甲基甲酰胺，而不溶于醇、醚和丙酮。谷胱甘肽固体较为稳定，而水溶液在空
气中则易被氧化。
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GSH的生物合成途经及代谢调控
合成途径是在γ— 谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶催化合成。 L—谷氨酸，L —半胱氨酸在 γ—谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-glutamylcysteine synthetase，GSH Ⅰ） 的作用下合成 γ—谷氨酸半胱氨酸(γ-glutamylcysteine，γ一ECG)，然后在谷胱甘肽合成酶(glutathione synthetase，GSHⅡ)的作用下与甘氨酸反应生成谷胱甘肽。
萃取法主要是从高含量谷胱甘肽的动植物组织中提 取所采用的一种方法,它是发酵法生产流程中的下游 过程基础。可以从鼠血、鼠肝和鸡血、酵母、麦芽 中提取GSH,但以酵母作原料居多。萃取法生产GSH 所使用的溶剂可以是水、有机酸溶液和稀醇等。但 由于原料不易获得且GSH 的含量极低，因此该法的 实际应用价值不大。
发酵过程控制与优化PPT教案学习
第5页/共106页
3. 分批发酵的优缺点
● 优点
● 操作简单； ● 操作引起染菌的概率低。 ● 不会产生菌种老化和变
异等问题。
● 缺点
● 非生产时间较长、设备 利用率低。 第6页/共106页
4.分批发酵的生长曲线
单细胞微生物
第7页/共106页
5. 分批发酵的类型
Piret's fermentation classification （按照产物生成与 菌体生长是否同步）
第18页/共106页
实验发现抗生素高产量批号的生物热高于低 产量批号的生物热。说明抗生素合成时微生物的 新陈代谢十分旺盛。
1、抗生素相对活性为1 2、抗生素相对活性为0.5
发酵过程中生物热的变化
第19页/共106页
搅拌热：通风发酵都有大功率搅拌， 搅拌的机械运动造成液体之间，液体 与设备之间的摩擦而产生的热 。
发酵过程控制与优化
会计学
1
本章讲述的内容
第一节 发酵过程技术原理 第二节 发酵条件的影响及其控制 第三节 泡沫对发酵的影响及其控制 第四节 发酵终点的判断与自溶监测 第五节 发酵染菌的防治及其处理
第1页/共106页
5.1 发酵过程技术原理
代谢变化: 就是反映发酵过程中 菌体的生长，发酵参数（培养基，培 养条件等）和产物形成速率三者间的 关系。
第47页/共106页
不同搅拌速度和通气量对泡沫影响
第48页/共106页
不同浓度蛋白质原科的起泡作用
第49页/共106页
灭菌时间对泡沫稳定性的影响
第50页/共106页
6 发酵过程泡沫的变化
第51页/共106页
7 发酵过程泡沫控制的方法 物理消沫法 化学消沫法
3. 分批发酵的优缺点
● 优点
● 操作简单； ● 操作引起染菌的概率低。 ● 不会产生菌种老化和变
异等问题。
● 缺点
● 非生产时间较长、设备 利用率低。 第6页/共106页
4.分批发酵的生长曲线
单细胞微生物
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5. 分批发酵的类型
Piret's fermentation classification （按照产物生成与 菌体生长是否同步）
第18页/共106页
实验发现抗生素高产量批号的生物热高于低 产量批号的生物热。说明抗生素合成时微生物的 新陈代谢十分旺盛。
1、抗生素相对活性为1 2、抗生素相对活性为0.5
发酵过程中生物热的变化
第19页/共106页
搅拌热：通风发酵都有大功率搅拌， 搅拌的机械运动造成液体之间，液体 与设备之间的摩擦而产生的热 。
发酵过程控制与优化
会计学
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本章讲述的内容
第一节 发酵过程技术原理 第二节 发酵条件的影响及其控制 第三节 泡沫对发酵的影响及其控制 第四节 发酵终点的判断与自溶监测 第五节 发酵染菌的防治及其处理
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5.1 发酵过程技术原理
代谢变化: 就是反映发酵过程中 菌体的生长，发酵参数（培养基，培 养条件等）和产物形成速率三者间的 关系。
第47页/共106页
不同搅拌速度和通气量对泡沫影响
第48页/共106页
不同浓度蛋白质原科的起泡作用
第49页/共106页
灭菌时间对泡沫稳定性的影响
第50页/共106页
6 发酵过程泡沫的变化
第51页/共106页
7 发酵过程泡沫控制的方法 物理消沫法 化学消沫法