第四章发酵工艺控制修改版
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
因为最适合菌生长的温度不一定适合产物的合成。
例如：
青霉素产生菌的最适生长温度是30℃，而最适于青霉素 合成的温度是20℃。
发酵过程中，在生长初期抗生素还未开始合成，菌丝还 未长浓，这时的温度应适于微生物的生长；到抗生素分泌 期，菌丝已长到一定浓度，积累抗生素是重点考虑，此时 应满足生物合成的最适温度。
温度的选择还要参考其它发酵条件灵活掌握
● 通气条件 在通气条件差的情况下，最适的发酵温度应比在正常良 好通气条件下低一些；这是由于在较低的温度下，氧溶解 度相应大些，菌的生长速率相应小些，从而弥补可能因通 气不足而造成的代谢异常。
● 培养基成分和浓度 在使用较稀薄或较易利用的培养基时，提高培养温度则养 料往往过早耗竭，导致菌丝过早自溶，使抗生素产量降低。
2、最适pH的选择
◇ 选择合适pH值的准则是有利于菌的生长和产物的合成， 以获得较高的产量
◇ 生长期和生产期的pH不一定相同 例如利福霉素B发酵的最佳pH方案是：生长期pH保持
在6.5，生产期pH为7.0。
四、 pH的控制
1、在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要 例如加入CaCO3，使用缓冲液等
2）消泡油加得过多
3）生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降
引起pH上升的因素：
（凡是导致碱性物质生成或释放及酸性物质消百度文库 的发酵，其pH都会下降）
1）培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使 pH上升。
2）生理碱性物质存在
3）中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。
三、最适pH的选择
M — 以每升发酵液计的发酵液、容器、附件的重量 Cp — 代表各自的比热
一般微生物发酵过程中的最大发酵热约为 4.186× (3000～8000) kJ / m3 ·h
三、温度与发酵的关系
1、温度对微生物生长的影响
◇ 嗜冷菌在温度低于20℃下生长速率最大 嗜中温菌在30-35℃左右生长速率最大 嗜热菌在50℃以上生长速率最大
3）温度还可能影响生物合成的方向
例如： 四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。在低于30℃下， 该菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例提高； 在温度达到35℃时，则只产生四环素，金霉素的合成停止
四、最适温度的选择
◇ 最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或产物的形成。 ◇ 在发酵的整个周期内仅选一个温度不一定好。
方法一： 通过测定一定时间内冷却水的流量和冷却水的进出口温
度，由下式求得这段时间内的发酵热：
Q发酵 = GC (t2- t1) / V (J / m3 ·h)
G --- 冷却水流量，kg/h C --- 水的比热， J/kg ·℃ t 1、t 2 --- 进、出口的冷却水温度，℃ V ---- 发酵液体积 ， m3
● 温度除了直接影响发酵过程中各种反应速率外，还通过改 变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。
2）温度可能会影响终产物的质量
例如： 苏云金杆菌的发酵，一般在30-31℃进行，这样形成的晶体
毒力强。若发酵温度提高到37℃以上，虽然菌体生长繁殖较快， 最终含菌数也较高，但生物毒力较低，直接影响产品的质量。
影响发酵温度的因素：
1）菌种特性 2）培养基 （成分及配比） 3）发酵阶段 4）搅拌类型及搅拌速度 5）通气速度 （影响Q蒸发和Q显） 6）罐内外的温差
由于Q生物、Q蒸发、Q显在发酵过程中随时间而变化， 因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化。为了使发酵 在一定温度下进行，必须采取措施加以控制。
二、发酵热的测定
◇ 由于缺乏直接测量重要参数的传感器，该法的使用受到 一定限制。
目前只有少数基质，如甲醇、乙醇、葡萄糖等可直接测量
2）间接法
以溶氧、呼吸商、代谢物浓度等作为反馈控制参数
第四节 溶氧浓度对发酵的影响及控制
一、溶氧测定的意义
1、溶氧作为发酵中氧是否足够的度量，了解菌对氧利用的规律。
2、溶氧作为发酵异常情况的指示
3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生 物对这些物质的利用。
4）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产 物的质量和比例发生改变。
● 例如：黑曲霉在pH2-3时，发酵产生柠檬酸，在pH接 近中性时，则产生草酸。 ● 又如：丙酮丁醇发酵中，发酵后期pH为4.3-5.3时积累 丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸 含量增加。
二、发酵过程中pH的变化及影响pH变化的因素
1、发酵过程中pH的变化
1）生长阶段 pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言）
如：利福霉素B发酵起始pH为中性，但生长初期由于菌 体产生的蛋白酶水解蛋白胨而生成铵离子，使pH上升至 碱性；接着，随着铵离子的利用及葡萄糖利用过程中产 生的有机酸使pH下降到酸性范围。
◇ 在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的 能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。
引起pH下降的因素：
（凡是导致酸性物质生成或释放及碱性物质消耗的发 酵，其pH都会下降）
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 积累而pH下降。
1、微生物生长和产物合成的最适pH
● 大多数细菌生长的最适 pH6.3～7.5
● 霉菌最适生长 pH3～6
● 放线菌生长最适 pH7～8
微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH往往不同， 这不仅与菌种特性有关，也取决于产物的化学性质。
例如：
一般产生碱性抗生素的，如灰色链霉菌生产链霉素、 红色链霉菌产生红霉素，其合成产物的最适pH为6.8-7.3， 中性偏碱；而产生两性抗生素的，如金色链霉菌生产 金霉素，其合成产物的最适pH为5.9-6.3,弱酸性。
方法二： 通过罐温的自动控制，先使罐温达到恒定，再关闭自
动控制装置测得温度随时间上升的速率S, 按下式可求得发 酵热 ：
Q 发酵 = K ·S
S --- 温度随时间上升的速率，℃/h K --- 总参数，代表系统的热容量，J/L·℃
K值可由下式求得： K = (MCp)发酵液 + (MCp)容器 + (MCp)附件
影响因素： 搅拌器的类型及搅拌速度
3、蒸发热 （Q蒸发)
空气进入发酵罐后，就和发酵液广泛接触进行热交换， 同时必然会引起水分的蒸发，蒸发所需的热量即为蒸发热。
4、显热 （Q显）
排出气体所带的热
5、辐射热 （Q辐射）
◇ 因罐内外的温度不同，发酵液中有部分热通过罐体 向外辐射。 ◇ 辐射热的大小决定于罐内外的温差
◇ 这种热的主要来源是培养基中的碳水化合物、脂肪和 蛋白质等的分解。
◇ 释放出的能量部分用来合成高能化合物(ATP),部分用来 合成产物，其余的则以热的形式散发出来
影响生物热的因素：
菌株特性 培养基成分和浓度 发酵时期
◇ 菌株对营养物质利用的速率越大，培养基成分越丰富，生 物热也就越大。 ◇ 发酵旺盛期的生物热大于其它时间的生物热 （四环素2050小时； 苏云金杆菌10-18小时）
2）生产阶段 在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适 产物合成的范围
3）自溶阶段 菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活 跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌 丝趋于自溶而代谢活动终止。
2、引起发酵液中pH变化的因素
◇ 发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的 组成和发酵条件。
五、温度的控制
方法： 罐壁调温 夹层调温 罐内调温
第二节 pH对发酵的影响及其控制
一、pH对菌体生长和产物合成的影响
1）pH影响酶的活性 当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢
受阻
2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细 胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产 物的排泄，因此影响代谢的正常进行。
利用计算机模拟确定最佳发酵条件，正逐步得到推广应用。
● 根据模拟计算机对发酵温度最佳点的计算，得到青霉素发 酵的最适温度是： 起初5h维持在30℃；随后降到25℃，培养35h；再降到20℃培 养85h；最后回升到25℃培养40h放罐。 ● 采用这种变温培养，比在25℃恒温培养青霉素产量提高 15%。
第 四 章 发 酵 工 艺 控 制 修 改 版
第一节 温度对发酵的影响及其控制
一、 发酵热
------ 发酵过程中释放出的净热量。[ J / m3 ·h ] 或
------ 单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。
1、生物热 （Q生物）
◇ 产生菌在生长繁殖过程中本身会产生大量的热，此为 生物热。
传质状况差，对产物的合成不利
例如： 以乙醇为碳源发酵谷氨酸，当乙醇浓度达35g/L，可延长
谷氨酸生产时间，提高产量；但在更高浓度下，菌体生长受 到抑制，产量降低
二、 基质浓度的控制 —— 补料控制
为解除基质过浓的抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖效应， 以及避免在分批发酵中因一次性投糖（料）过多造成细胞 大量生长，耗氧过多而供氧不足的状况，通常采用中间补 料工艺。
补料的方式：
1）于预定时间一次性补料或间歇补料 2）连续恒速补料
3）变速补料（指数流加）
为有效地进行中间补料，须选择恰当的反馈控 制参数；掌握这些参数与微生物生长、基质利用 和产物形成之间的关系。
反馈控制操作分直接法和间接法
1）直接法：
◇ 直接以限制性营养物质浓度作为反馈控制参数 例如碳源、氮源、碳氮比
2、搅拌热 （Q搅拌）
搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间、 液体和设备之间的摩擦，产生数量可观的热。
搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算： Q = P ×860 ×4186.8 (J / h)
P --- 搅拌轴功率，kW 860×4186.8 --- 机械能转变为热能的热功当量， J /kW.h
当温度超过一 定数值，细胞得 率降低。主要原 因是生命活动维 持方面的需求增 加
2、温度对发酵的影响
1） 温度影响产物合成的速率及产量
● 温度对发酵的影响是各种因素综合表现的结果 从酶动力学来看，温度升高，反应速率加大，代谢加快，
生产期提前；但因酶本身很易因热而失去活性，温度越高， 酶的失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影 响产物的最终产量。
2、通过补加酸、碱来调节控制
3、通过中间补料来控制 例如可以根据生产菌的代谢需要用改变加糖速率来控制
pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节
第三节 基质浓度对发酵的影响及其控制
一、基质浓度对发酵的影响
1、 对生长的影响 可用Monod 方程来描述基质浓度与生长速率的关系
= max S
Ks + S
---比生长速率 max --- 最大比生长速率 S --- 基质浓度 Ks --- 饱和常数
（= 0.5max时的基质浓度）
● S＞＞Ks，趋向于max ● 然而，由于代谢产物或基质浓度过浓可能会导
致抑制作用，出现比生长速率下降
● 当浓度超过某值，还可能导致细胞脱水
2、 对产物形成的影响
● 基质浓度对产物形成的影响类似于生长 ● 在一定范围内，基质浓度大，通常产物产量高 ● 过浓，使菌体生长过于旺盛，发酵液非常粘稠，
◇ 曲线形状相似；当温度增加10℃，生长速率大致增长一倍。
◇ 当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降
微生物产物的生成与微生物的生长一样受温度的 影响，但适于生长和适于产物合成的温度不一定相 同；必须分别考察，在考虑培养温度时需要采用折 中的办法。
温度也会影响微生物培养的其它重要方面，如细胞 得率系数等。
4、溶氧作为考查设备、工艺条件对氧供需与产物形成影响 的指标之一
二、适当溶解氧的选择
◆ 在好氧微生物反应中，一般取 [DO]
＞[DO]cri 以保证反应的正常进行。
临界氧浓度是不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 ◆ 氧的满足度
—— 实际溶解氧浓度与临界氧浓度之比。
合适溶解氧选择的原则：
如果要使菌体快速生长繁殖（如发酵前期），则应达 到临界氧浓度；如果要促进产物的合成，则应根据生产 的目的不同，使溶解氧控制在最适浓度（不同的满足度）
➢ 溶氧一反往常，在较短的时间内跌到零附近，且跌零 后长时间不回升，这很可能说明污染了好气菌 ➢ 如发酵过程中溶氧迅速回升，发酵液变稀，则很可能 是污染了噬菌体
3、溶氧作为发酵中间控制的手段之一
• ➢ 补糖后，溶氧出现明显下降的趋势 • ➢ 因此可利用溶氧作为参数来控制加料的次数、流加
速度和加入量
例如：
青霉素产生菌的最适生长温度是30℃，而最适于青霉素 合成的温度是20℃。
发酵过程中，在生长初期抗生素还未开始合成，菌丝还 未长浓，这时的温度应适于微生物的生长；到抗生素分泌 期，菌丝已长到一定浓度，积累抗生素是重点考虑，此时 应满足生物合成的最适温度。
温度的选择还要参考其它发酵条件灵活掌握
● 通气条件 在通气条件差的情况下，最适的发酵温度应比在正常良 好通气条件下低一些；这是由于在较低的温度下，氧溶解 度相应大些，菌的生长速率相应小些，从而弥补可能因通 气不足而造成的代谢异常。
● 培养基成分和浓度 在使用较稀薄或较易利用的培养基时，提高培养温度则养 料往往过早耗竭，导致菌丝过早自溶，使抗生素产量降低。
2、最适pH的选择
◇ 选择合适pH值的准则是有利于菌的生长和产物的合成， 以获得较高的产量
◇ 生长期和生产期的pH不一定相同 例如利福霉素B发酵的最佳pH方案是：生长期pH保持
在6.5，生产期pH为7.0。
四、 pH的控制
1、在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要 例如加入CaCO3，使用缓冲液等
2）消泡油加得过多
3）生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降
引起pH上升的因素：
（凡是导致碱性物质生成或释放及酸性物质消百度文库 的发酵，其pH都会下降）
1）培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使 pH上升。
2）生理碱性物质存在
3）中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。
三、最适pH的选择
M — 以每升发酵液计的发酵液、容器、附件的重量 Cp — 代表各自的比热
一般微生物发酵过程中的最大发酵热约为 4.186× (3000～8000) kJ / m3 ·h
三、温度与发酵的关系
1、温度对微生物生长的影响
◇ 嗜冷菌在温度低于20℃下生长速率最大 嗜中温菌在30-35℃左右生长速率最大 嗜热菌在50℃以上生长速率最大
3）温度还可能影响生物合成的方向
例如： 四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。在低于30℃下， 该菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例提高； 在温度达到35℃时，则只产生四环素，金霉素的合成停止
四、最适温度的选择
◇ 最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或产物的形成。 ◇ 在发酵的整个周期内仅选一个温度不一定好。
方法一： 通过测定一定时间内冷却水的流量和冷却水的进出口温
度，由下式求得这段时间内的发酵热：
Q发酵 = GC (t2- t1) / V (J / m3 ·h)
G --- 冷却水流量，kg/h C --- 水的比热， J/kg ·℃ t 1、t 2 --- 进、出口的冷却水温度，℃ V ---- 发酵液体积 ， m3
● 温度除了直接影响发酵过程中各种反应速率外，还通过改 变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。
2）温度可能会影响终产物的质量
例如： 苏云金杆菌的发酵，一般在30-31℃进行，这样形成的晶体
毒力强。若发酵温度提高到37℃以上，虽然菌体生长繁殖较快， 最终含菌数也较高，但生物毒力较低，直接影响产品的质量。
影响发酵温度的因素：
1）菌种特性 2）培养基 （成分及配比） 3）发酵阶段 4）搅拌类型及搅拌速度 5）通气速度 （影响Q蒸发和Q显） 6）罐内外的温差
由于Q生物、Q蒸发、Q显在发酵过程中随时间而变化， 因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化。为了使发酵 在一定温度下进行，必须采取措施加以控制。
二、发酵热的测定
◇ 由于缺乏直接测量重要参数的传感器，该法的使用受到 一定限制。
目前只有少数基质，如甲醇、乙醇、葡萄糖等可直接测量
2）间接法
以溶氧、呼吸商、代谢物浓度等作为反馈控制参数
第四节 溶氧浓度对发酵的影响及控制
一、溶氧测定的意义
1、溶氧作为发酵中氧是否足够的度量，了解菌对氧利用的规律。
2、溶氧作为发酵异常情况的指示
3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生 物对这些物质的利用。
4）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产 物的质量和比例发生改变。
● 例如：黑曲霉在pH2-3时，发酵产生柠檬酸，在pH接 近中性时，则产生草酸。 ● 又如：丙酮丁醇发酵中，发酵后期pH为4.3-5.3时积累 丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸 含量增加。
二、发酵过程中pH的变化及影响pH变化的因素
1、发酵过程中pH的变化
1）生长阶段 pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言）
如：利福霉素B发酵起始pH为中性，但生长初期由于菌 体产生的蛋白酶水解蛋白胨而生成铵离子，使pH上升至 碱性；接着，随着铵离子的利用及葡萄糖利用过程中产 生的有机酸使pH下降到酸性范围。
◇ 在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的 能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。
引起pH下降的因素：
（凡是导致酸性物质生成或释放及碱性物质消耗的发 酵，其pH都会下降）
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 积累而pH下降。
1、微生物生长和产物合成的最适pH
● 大多数细菌生长的最适 pH6.3～7.5
● 霉菌最适生长 pH3～6
● 放线菌生长最适 pH7～8
微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH往往不同， 这不仅与菌种特性有关，也取决于产物的化学性质。
例如：
一般产生碱性抗生素的，如灰色链霉菌生产链霉素、 红色链霉菌产生红霉素，其合成产物的最适pH为6.8-7.3， 中性偏碱；而产生两性抗生素的，如金色链霉菌生产 金霉素，其合成产物的最适pH为5.9-6.3,弱酸性。
方法二： 通过罐温的自动控制，先使罐温达到恒定，再关闭自
动控制装置测得温度随时间上升的速率S, 按下式可求得发 酵热 ：
Q 发酵 = K ·S
S --- 温度随时间上升的速率，℃/h K --- 总参数，代表系统的热容量，J/L·℃
K值可由下式求得： K = (MCp)发酵液 + (MCp)容器 + (MCp)附件
影响因素： 搅拌器的类型及搅拌速度
3、蒸发热 （Q蒸发)
空气进入发酵罐后，就和发酵液广泛接触进行热交换， 同时必然会引起水分的蒸发，蒸发所需的热量即为蒸发热。
4、显热 （Q显）
排出气体所带的热
5、辐射热 （Q辐射）
◇ 因罐内外的温度不同，发酵液中有部分热通过罐体 向外辐射。 ◇ 辐射热的大小决定于罐内外的温差
◇ 这种热的主要来源是培养基中的碳水化合物、脂肪和 蛋白质等的分解。
◇ 释放出的能量部分用来合成高能化合物(ATP),部分用来 合成产物，其余的则以热的形式散发出来
影响生物热的因素：
菌株特性 培养基成分和浓度 发酵时期
◇ 菌株对营养物质利用的速率越大，培养基成分越丰富，生 物热也就越大。 ◇ 发酵旺盛期的生物热大于其它时间的生物热 （四环素2050小时； 苏云金杆菌10-18小时）
2）生产阶段 在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适 产物合成的范围
3）自溶阶段 菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活 跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌 丝趋于自溶而代谢活动终止。
2、引起发酵液中pH变化的因素
◇ 发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的 组成和发酵条件。
五、温度的控制
方法： 罐壁调温 夹层调温 罐内调温
第二节 pH对发酵的影响及其控制
一、pH对菌体生长和产物合成的影响
1）pH影响酶的活性 当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢
受阻
2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细 胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产 物的排泄，因此影响代谢的正常进行。
利用计算机模拟确定最佳发酵条件，正逐步得到推广应用。
● 根据模拟计算机对发酵温度最佳点的计算，得到青霉素发 酵的最适温度是： 起初5h维持在30℃；随后降到25℃，培养35h；再降到20℃培 养85h；最后回升到25℃培养40h放罐。 ● 采用这种变温培养，比在25℃恒温培养青霉素产量提高 15%。
第 四 章 发 酵 工 艺 控 制 修 改 版
第一节 温度对发酵的影响及其控制
一、 发酵热
------ 发酵过程中释放出的净热量。[ J / m3 ·h ] 或
------ 单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。
1、生物热 （Q生物）
◇ 产生菌在生长繁殖过程中本身会产生大量的热，此为 生物热。
传质状况差，对产物的合成不利
例如： 以乙醇为碳源发酵谷氨酸，当乙醇浓度达35g/L，可延长
谷氨酸生产时间，提高产量；但在更高浓度下，菌体生长受 到抑制，产量降低
二、 基质浓度的控制 —— 补料控制
为解除基质过浓的抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖效应， 以及避免在分批发酵中因一次性投糖（料）过多造成细胞 大量生长，耗氧过多而供氧不足的状况，通常采用中间补 料工艺。
补料的方式：
1）于预定时间一次性补料或间歇补料 2）连续恒速补料
3）变速补料（指数流加）
为有效地进行中间补料，须选择恰当的反馈控 制参数；掌握这些参数与微生物生长、基质利用 和产物形成之间的关系。
反馈控制操作分直接法和间接法
1）直接法：
◇ 直接以限制性营养物质浓度作为反馈控制参数 例如碳源、氮源、碳氮比
2、搅拌热 （Q搅拌）
搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间、 液体和设备之间的摩擦，产生数量可观的热。
搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算： Q = P ×860 ×4186.8 (J / h)
P --- 搅拌轴功率，kW 860×4186.8 --- 机械能转变为热能的热功当量， J /kW.h
当温度超过一 定数值，细胞得 率降低。主要原 因是生命活动维 持方面的需求增 加
2、温度对发酵的影响
1） 温度影响产物合成的速率及产量
● 温度对发酵的影响是各种因素综合表现的结果 从酶动力学来看，温度升高，反应速率加大，代谢加快，
生产期提前；但因酶本身很易因热而失去活性，温度越高， 酶的失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影 响产物的最终产量。
2、通过补加酸、碱来调节控制
3、通过中间补料来控制 例如可以根据生产菌的代谢需要用改变加糖速率来控制
pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节
第三节 基质浓度对发酵的影响及其控制
一、基质浓度对发酵的影响
1、 对生长的影响 可用Monod 方程来描述基质浓度与生长速率的关系
= max S
Ks + S
---比生长速率 max --- 最大比生长速率 S --- 基质浓度 Ks --- 饱和常数
（= 0.5max时的基质浓度）
● S＞＞Ks，趋向于max ● 然而，由于代谢产物或基质浓度过浓可能会导
致抑制作用，出现比生长速率下降
● 当浓度超过某值，还可能导致细胞脱水
2、 对产物形成的影响
● 基质浓度对产物形成的影响类似于生长 ● 在一定范围内，基质浓度大，通常产物产量高 ● 过浓，使菌体生长过于旺盛，发酵液非常粘稠，
◇ 曲线形状相似；当温度增加10℃，生长速率大致增长一倍。
◇ 当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降
微生物产物的生成与微生物的生长一样受温度的 影响，但适于生长和适于产物合成的温度不一定相 同；必须分别考察，在考虑培养温度时需要采用折 中的办法。
温度也会影响微生物培养的其它重要方面，如细胞 得率系数等。
4、溶氧作为考查设备、工艺条件对氧供需与产物形成影响 的指标之一
二、适当溶解氧的选择
◆ 在好氧微生物反应中，一般取 [DO]
＞[DO]cri 以保证反应的正常进行。
临界氧浓度是不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 ◆ 氧的满足度
—— 实际溶解氧浓度与临界氧浓度之比。
合适溶解氧选择的原则：
如果要使菌体快速生长繁殖（如发酵前期），则应达 到临界氧浓度；如果要促进产物的合成，则应根据生产 的目的不同，使溶解氧控制在最适浓度（不同的满足度）
➢ 溶氧一反往常，在较短的时间内跌到零附近，且跌零 后长时间不回升，这很可能说明污染了好气菌 ➢ 如发酵过程中溶氧迅速回升，发酵液变稀，则很可能 是污染了噬菌体
3、溶氧作为发酵中间控制的手段之一
• ➢ 补糖后，溶氧出现明显下降的趋势 • ➢ 因此可利用溶氧作为参数来控制加料的次数、流加
速度和加入量