發(fā)酵工程重點（6801)

1、 .第一章 緒論1、什么是發(fā)酵狹義“發(fā)酵”定義:在生物化學或生理學上發(fā)酵是指微生物細胞將有機物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產物，同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用生成乙醇并放出二氧化碳,同時獲得能量；丙酮酸被還原為乳酸而獲得能量等等。廣義“發(fā)酵”的定義:工業(yè)上所稱的發(fā)酵是泛指利用生物細胞制造某些產品或凈化環(huán)境的過程。2、什么是發(fā)酵工程定義:應用微生物學等相關的自然科學以及工程學原理，利用微生物等生物細胞進行酶促轉化，將原料轉化成產品或提供社會性服務的一門科學。3、發(fā)酵工程的特點主要特點：以高產量、高轉化率和高效率及低成本為目標的發(fā)酵過程

2、(1)發(fā)酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應安全，要求條件也比較簡單。(2)所用原料主要是農副產品及其加工產品通常以淀粉、糖蜜或其它農副產品為主，只要加入少量的有機和無機氮源就可進行反應。因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養(yǎng)。(3)發(fā)酵過程是通過生物體的自動調節(jié)方式來完成的，反應的專一性強，因而可以得到較為單一的代謝產物。(4)發(fā)酵過程中對雜菌污染的防治至關重要。必須對設備進行嚴格消毒處理和空氣過濾外，反應必須在無菌條件下進行。如果污染了雜菌，生產上就要遭到巨大的經濟損失，要是感染了噬菌體，對發(fā)酵就會造成更大的危害。(5)由于生物體本身所具有的反應機制，能夠專一性和高

3、度選擇性地對某些較為復雜的化合物進行特定部位地氧化、還原等化學轉化反應，也可以產生比較復雜的高分子化合物。(6)微生物菌種是進行發(fā)酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產的優(yōu)良菌株并使生產設備得到充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產的產品。4、發(fā)酵工程的主要問題發(fā)酵工程的主要問題過程優(yōu)化與放大:在高產菌株的基礎上，如何把高產菌種在培養(yǎng)過程中進一步考察它的生理生化特性，穩(wěn)定或改進微生物反應工藝過程，要求對生物物性的動態(tài)有詳盡的了解，對生化反應做定量的和動力學方面的考察。第二章 菌種選育1、與篩選營養(yǎng)缺陷型有關的三類培養(yǎng)基？答：基本培養(yǎng)基、補充培養(yǎng)基、完全培養(yǎng)基2、誘變育種的步驟？ 出

4、發(fā)菌株的選擇 處理菌懸液的制備 誘變處理 中間培養(yǎng) 分離和篩選3、什么叫營養(yǎng)缺陷性菌株？它的篩選步驟？營養(yǎng)缺陷型是指因發(fā)生基因突變而喪失合成一種或幾種生長因子、氨基酸、維生素和堿基等的能力，無法再基本培養(yǎng)基上正常生長繁殖的突變類型，稱為營養(yǎng)缺陷型。篩選步驟：誘變 淘汰野生型 檢出缺陷型 確定生長譜4、工業(yè)微生物有哪些要求營養(yǎng)特征：能在廉價或來源豐富的原料制成的培養(yǎng)基上迅速生長；培養(yǎng)條件：生長速度較快，發(fā)酵周期較短，易于控制，抗噬菌體及雜菌污染的能力強,生長溫度應高于40，降低冷卻成本；產物得率和濃度：生成的目的產物產量高、易于回收； 5、從自然界分離篩選新菌株需哪些步驟定方案：首先要查閱資料，

5、了解所需菌種的生長培養(yǎng)特性。采樣：有針對性地采集樣品。增殖：人為地通過控制養(yǎng)分或培養(yǎng)條件，使所需菌種增殖培養(yǎng)后，在數(shù)量上占優(yōu)勢。分離：利用分離技術得到純種。發(fā)酵性能測定：進行生產性能測定（形態(tài)、營養(yǎng)要求、生理生化特性、發(fā)酵周期、耐受最高溫度、生長和發(fā)酵最適溫度、最適pH值等）。6、富集培養(yǎng)：根據(jù)目的微生物的生理特點，設計一種選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利于目的微生物生長的條件，使目的微生物迅速地生長繁殖，數(shù)量增加，由原來的劣勢種變的優(yōu)勢種，以利分離到所需要的菌株。7、利用平皿的生化反應進行分離透明圈法：平板培養(yǎng)基中加入溶解性較差的底物，使培養(yǎng)基渾濁。 變色圈法 ：在底物平板中加入指示劑或顯色劑，使所需

6、微生物能被快速鑒別出來。 生長圈法 :生長圈法通常用于分離篩選氨基酸、核苷酸和維生素的產生菌。抑菌圈法 抑菌圈法是抗生素篩選常用的初篩方法。8、工業(yè)微生物育種目的 防止菌種退化 解決生產實際問題 提高目標產物的能力 提高產品質量 開發(fā)新產品9、自然選育: 稱為菌種的分離純化在生產過程中,不經過人工處理,利用菌種的自然突變而進行菌種篩選的過程叫自然選育.10、菌種衰退（degeneration） ：由于自發(fā)突變的結果，而使某物種原有的一系列生物學性狀發(fā)生量變到質變的現(xiàn)象。11、菌種保藏原理：根據(jù)菌株生理生化特性，人工創(chuàng)造條件（低溫、干燥、真空）使菌體的代謝活動休眠期狀態(tài)。12、菌種保藏的目的要求

7、：經長期保藏后菌種存活健在，保證菌種不改變表型和基因型，特別是不改變菌種代謝產物生產能力13、菌種保藏的方法1、冷凍保藏 冷凍保藏（-20以下）：將菌種加入菌種保護劑（甘油或二甲基亞砜）通過冷凍，使微生物代謝活動停止。冷凍溫度愈低，效果愈好。同時要掌握好冷凍速度和解凍速變。冷凍保藏的缺點運輸較困難。主要冷凍保藏方法：普通冷凍保藏技術(-20) 超低溫冷凍保藏技術(-60-80) 液氮冷凍保藏技術 （ -130-150 ）2、凍干保藏 保藏方法：將混有保護劑冰凍至-60菌種迅速轉移至-40時啟動真空泵，使真空度減壓到2.674.00Pa條件下使凍結的細胞懸液中的水分升華，使菌種干燥成粉，分裝密封

8、安瓿，低于5下保藏。是微生物菌種長期保藏的最為有效的方法之一。保藏期限： 10年以上注意事項：冷凍干燥過程中必須使用冷凍保護劑，如脫脂乳和蔗糖，凍干后的菌株無需進行冷凍保藏，便于運輸。3、其他保藏方法 傳代保藏 礦物油中浸沒保藏 第三章 微生物培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基的分類：按純度 合成培養(yǎng)基: 原料其化學成分明確、穩(wěn)定 天然培養(yǎng)基: 采用天然原料按狀態(tài) 固體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基按用途 孢子（斜面）培養(yǎng)基 種子培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基二、孢子、種子、發(fā)酵培養(yǎng)基的用途及要求：孢子（斜面）培養(yǎng)基供菌體繁殖產孢子的一種常用固體培養(yǎng)基，要求使菌體生長快，產生較多優(yōu)質的孢子。要求：1、營養(yǎng)不要太豐富（特別

9、是有機氮源）； 2、無機鹽濃度要適量，否則影響孢子的顏色和數(shù)量； 3、要注意培養(yǎng)基的pH和濕度。種子培養(yǎng)基：是供孢子發(fā)芽、生長和大量繁殖菌絲體，并使菌絲體長得粗壯，成為活力強的種子 要求：1、營養(yǎng)要求比較豐富和完全; 2、氮源和維生素含量要求高，供菌體生長和繁殖； 3、最后一級種子培養(yǎng)基的成分要接近發(fā)酵培養(yǎng)基。發(fā)酵培養(yǎng)基：供菌體生長、繁殖和合成產物之用。要求：1、滿足菌體生長必需的元素和化合物； 2、有合成產物所需的特定元素、前體和促進劑；三、碳源作用：提供微生物菌體的生長繁殖所需的能源和合成菌體所必需的碳骨架； 氮源作用：氮源主要用于構成菌體細胞物質（氨基酸，蛋白質、核酸等）和含氮代謝物。

10、生理酸性物質：經微生物生理作用（代謝）后能形成酸性物質的無機氮源，如硫酸銨； 生理堿性物質：經微生物生理作用（代謝）后能產生堿性物質的無機氮源，如硝酸鈉。 生長因子：凡是微生物生長不可缺少的微量的有機物質，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱生長因子。 前體：某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，能直接被微生物在生物合成過程中合成到產物分子中去，而其自身的結構并沒有多大變化，但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。四、培養(yǎng)基成分選擇的原則 1、 菌種的同化能力 2、代謝的阻遏和誘導 3、合適的C、N比1000.22.0 4、 pH的要求第四章 滅菌一、濕熱滅菌的原理高溫的蒸汽使微生物細胞中的蛋白質、酶

11、和核酸分子等大分子發(fā)生變性，使微生物死亡。熱阻:不同種類的微生物對熱的抵抗力不同，微生物對熱的抵抗力稱為熱阻。噁3二、濕熱滅菌理論時間的計算(書121-125)升溫、冷卻兩階段也有一定的滅菌效果，考慮到滅菌的可靠性主要在保溫階段進行，故可以簡單地利用式 (N/N0) =-kt 來粗略估算滅菌所需時間。有一發(fā)酵罐內裝40m3培養(yǎng)基，在1210C溫度下實罐滅菌，原污染程度為每1ml有2×105個耐熱細菌芽孢，已知1210C時滅菌速度常數(shù)k=1.8min-1，求滅菌失敗機率為0.001時所需時間。解：N0=40×106×2×105=8×1012(個)

12、 Nt=0.001(個) k=1.8(min-1) (Nt/N0)=-kt t=2.303/klg(N0/Nt)=2.303/1.8lg(8×1015) 三、培養(yǎng)基分批滅菌的優(yōu)缺點(書122)優(yōu)點：無需專門的滅菌設備,設備投資少,滅菌效果可靠,對滅菌用蒸汽要求低缺點: 對培養(yǎng)基成分破壞大,升溫時間長,難以實現(xiàn)自動控制.四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的優(yōu)缺點連續(xù)滅菌的優(yōu)點：（適用于大型罐） 1、可采用高溫短時滅菌，營養(yǎng)成分破壞少，有利于提高發(fā)酵產率；2、 發(fā)酵罐利用率高；3、蒸汽負荷均衡；4、采用板式換熱器時，可節(jié)約大量能量；5、適宜采用自動控制，勞動強度??；6、可實現(xiàn)將耐熱性物料和不耐熱性物料在

13、不同溫度下分開滅菌，減少營養(yǎng)成分的破壞。缺點： 1、對小型罐無優(yōu)勢，不方便，對設備要求高；2、 蒸汽波動時滅菌不徹底；3、當培養(yǎng)基中含有固體顆?；蛴休^多泡沫時，以分批滅菌好，防止滅菌不徹底。五、熱阻定義：是指微生物在某一特定條件（主要是溫度和加熱方式）下的致死時間?？捎帽人劳鏊俾食?shù)k來表示 。六、 空氣除菌的方法1、輻射滅菌原理射線、X射線、射線、射線、紫外線、超聲波等能破壞微生物的核酸或蛋白質，從而起到殺菌作用。2.加熱滅菌加熱方法可用蒸汽、電和空氣壓縮機產生的熱量3、靜電除菌原理 高壓產生電暈，電暈使空氣分子電離為帶正電和負電荷的空氣離子，遇到空氣中固體微粒和液體微粒，使后者帶上電荷分別

14、向兩極運動，利用靜電引力來吸附帶電粒子而達到除塵、除菌的目的4.介質過濾除菌法原理: 利用有孔介質從氣體中除去微生物?？諝庵械奈⑸锞w是依靠氣流通過過濾介質時，由于濾層纖維的層層阻礙，迫使空氣在流動過程中多次改變氣流速度大小和方向的繞行運動，從而導致微生物微粒與濾層纖維間的產生撞擊、攔截、布朗運動、重力及靜電引力等運動，從而把微生物微粒截留、捕捉在纖維表面上，實現(xiàn)過濾的目的。第五章 種子擴大培養(yǎng)一、什么是種子擴大培養(yǎng)指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的菌種接入試管斜面活化后，再經過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng),最終獲得一定發(fā)酵產量高、數(shù)量充足、無污染的生產菌種的過程。二、種子擴大培養(yǎng)

15、的目的和要求目的：接種量的需要、菌種的馴化、縮短發(fā)酵時間、保證生產水平。要求：應根據(jù)菌種的生理特性選擇合適的培養(yǎng)條件獲得代謝旺盛、數(shù)量足夠的種子。三、制備種子的準則1、細胞生長活力強，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短； 2、生理性狀穩(wěn)定； 3、菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；4、無雜菌污染； 5、保持穩(wěn)定的生產能力。 四、種子罐的級數(shù)的概念種子罐級數(shù)：指制備種子需逐級擴大培養(yǎng)的次數(shù)，取決于菌種生長特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度；所采用發(fā)酵罐的容積 五、接種量：移入種子的體積除以接種后培養(yǎng)液的體積的值。六、種齡：指種子罐中培養(yǎng)的菌體開始移入下一級種子罐或發(fā)酵罐時的培養(yǎng)時間。7雙種: 兩個

16、種子罐接種到一個發(fā)酵罐中。七、倒種: 一部分種子來源于種子罐，一部分來源于發(fā)酵罐。 第六章 種子擴大培養(yǎng)一、什么是種子擴大培養(yǎng)指將保存在砂土管、冷凍干燥管中處休眠狀態(tài)的菌種接入試管斜面活化后，再經過扁瓶或搖瓶及種子罐逐級擴大培養(yǎng),最終獲得一定發(fā)酵產量高、數(shù)量充足、無污染的生產菌種的過程。二、種子擴大培養(yǎng)的目的和要求答：目的：接種量的需要、菌種的馴化、縮短發(fā)酵時間、保證生產水平。要求：應根據(jù)菌種的生理特性選擇合適的培養(yǎng)條件獲得代謝旺盛、數(shù)量足夠的種子。三、制備種子的準則答：1.細胞生長活力強，移種至發(fā)酵罐后能迅速生長，遲緩期短； 2.生理性狀穩(wěn)定； 3.菌體總量及濃度能滿足大容量發(fā)酵罐的要求；4

17、.無雜菌污染； 5.保持穩(wěn)定的生產能力。 第七章 發(fā)酵工藝控制一、分批發(fā)酵：指在一封閉系統(tǒng)一次性投料、接種直到發(fā)酵結束的發(fā)酵方式分批發(fā)酵過程中，微生物生長通常要經歷延滯期、對數(shù)生長期、衰減期、穩(wěn)定期（靜止期）和衰亡期五個時期。二、分批發(fā)酵優(yōu)缺點：優(yōu)點：操作簡單、投資少；運行周期短；染菌機會減少；生產過程、產品質量較易控制缺點：1、不利于測定過程動力學，存在底物限制或抑制問題，會出現(xiàn)底物分解阻遏效應及二次生長現(xiàn)象。2、對底物類型及初始高濃度敏感的次級代謝物如一些抗生素等就不適合用分批發(fā)酵（生長與合成條件差別大）3、養(yǎng)分會耗竭快，無法維持微生物繼續(xù)生長和生產4、非生產時間長，生產率較低 三、連續(xù)發(fā)

18、酵：在發(fā)酵過程中，連續(xù)向發(fā)酵罐流加培養(yǎng)基，同時以相同流量從發(fā)酵罐中取出培養(yǎng)液。連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵的特點屬于穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)酵方法，環(huán)境條件（溫度、 pH、培養(yǎng)物濃度、產物濃度、溶解氧、氧化還原電位）不發(fā)生變化，可以無限期延長分批培養(yǎng)中微生物的對數(shù)生長期，保持微生物穩(wěn)定的生長速率和比生長速率，維持發(fā)酵罐中細胞濃度、總菌體量和培養(yǎng)基的體積恒定不變；可以減少分批培養(yǎng)與發(fā)酵中每次清洗、裝料、消毒、接種、放罐等作業(yè)時間，節(jié)省人力物力，降低成本，提高生產效率；設備體積縮小，投資減少，可采用多級連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵，便于機械化、自動化控制；產品性能穩(wěn)定；便于進行微生物生理生化和遺傳特性的研究；易發(fā)生菌種變異、退化、雜菌污

19、染；單級連續(xù)培養(yǎng)兩個穩(wěn)態(tài)方程是： 優(yōu)點：添加新鮮培養(yǎng)基，克服養(yǎng)分不足所導致的發(fā)酵過程過早結束，延長對數(shù)生長期，增加生物量等；缺點：在長時間發(fā)酵中，菌種易于發(fā)生變異，并容易染上雜菌；如果操作不當，新加入的培養(yǎng)基與原有培養(yǎng)基不易完全混合。四、補料分批發(fā)酵：分批發(fā)酵過程中補充培養(yǎng)基，不從發(fā)酵體系中排出發(fā)酵液，使發(fā)酵液的體積隨著發(fā)酵時間逐漸增加 。優(yōu)點：1、可以解除底物的抑制、產物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應。2、避免在分批發(fā)酵中因一次性投糖過多造成細胞大量生長，耗氧過多，以至通風攪拌設備不能匹配的狀況。3、菌體可被控制在一系列連續(xù)的過渡態(tài)階段，可用來作為控制細胞質量的手段。與連續(xù)發(fā)酵相比，補料分批發(fā)

20、酵的優(yōu)點在于：無菌要求低；菌種變異，退化少；適用范圍更廣。稀釋率：表示單位時間內新鮮培養(yǎng)基流入培養(yǎng)器的體積與培養(yǎng)器中培養(yǎng)基總體積之比。分批發(fā)酵過程中，微生物生長通常要經歷延滯期、對數(shù)生長期、衰減期、穩(wěn)定期（靜止期）和衰亡期五個時期。分批發(fā)酵動力學細胞生長動力學基質消耗動力學產物形成動力學率系數(shù):指得消耗單位營養(yǎng)物所生成的細胞或產物數(shù)量。其大小取決于生物學參數(shù)（µ,x ）和化學參數(shù)（DO,C/N,磷含量等）產物得率系數(shù)：消耗每克營養(yǎng)物（s）或每克分子氧(O2)生成的產物(P)、ATP或CO2的克數(shù)。 專一性得率 專一性用于生長的底物量S不含用于維持能耗及產物形成部分的用量。 根據(jù)發(fā)酵時

21、間過程分析，微生物生長與產物合成存在以下三種關系：l 與生長相關生長偶聯(lián)型l 與生長部分相關生長部分偶聯(lián)型l 與生長不相關無關聯(lián) 初級代謝物：一類低分子量的終點產物及這些終點產物的生物合成途徑中的中間體。 次級代謝產物:是指生物生長到一定階段才產生的化學結構十分復雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是該生物生長和繁殖所必需的物質，如抗生素、毒素、激素、色素等。不同種次級代謝的特點及與初級代謝的關系次級代謝酶的特異性較初級代謝酶的特異性低，故受遺傳及環(huán)境因素的影響大。 次級代謝物的合成途徑比初級代謝的種類多，但大多數(shù)次級代謝物都是由少數(shù)關鍵中間代謝物組裝的。次級代謝產物的合成一般是在生長期后，即培

22、養(yǎng)基中的養(yǎng)分快耗盡，菌的比生長速率降低時才合成類的生物所產生的次級代謝產物不相同，它們可能積累在細胞內，也可能排到外環(huán)境中。溫度對發(fā)酵的影響1.在其最適溫度范圍內，生長速率隨溫度升高而增加，當溫度超過最適生長溫度，生長速率隨溫度增加而迅速下降。 2.不同生長階段的微生物對溫度的反應不同 處于延遲期的細菌對溫度的影響十分敏感。對于對數(shù)生長期的細菌，如果在略低于最適溫度的條件下培養(yǎng)，即使在發(fā)酵過程中升溫，則升溫的破壞作用較弱。 處于生長后期的細菌，其生長速度一般主要取決于溶解氧，而不是溫度。 3.酶本身很易因過熱而失去活性，表現(xiàn)在菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短，影響最終產量。大題:溫度對發(fā)酵的影響：1

23、.溫度影響反應速率發(fā)酵過程的反應速率實際是酶反應速率，酶反應有一個最適溫度。從阿累尼烏斯方程式可以看到 K與溫度有關E越大，溫度變化對K的影響越大2.溫度影響發(fā)酵方向影響發(fā)酵過程中各種反應速率，從而影響微生物的生長代謝與產物生成。最適溫度的選擇:1.根據(jù)菌種微生物種類不同，所具有的酶系及其性質不同，所要求的溫度范圍也不同。2.生長階段選擇在發(fā)酵前期由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長迅速；在中期菌量已達到合成產物的最適量，發(fā)酵需要延長中期，從而提高產量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。因為在稍低溫度下氨基酸合成蛋白質和核酸的正常途徑關閉得

24、比較嚴密有利于產物合成。發(fā)酵后期，產物合成能力降低，延長發(fā)酵周期沒有必要，就又提高溫度，刺激產物合成到放罐。3.根據(jù)培養(yǎng)條件選擇溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。培養(yǎng)基稀薄時，溫度也該低些。因為溫度高營養(yǎng)利用快，會使菌過早自溶。4.菌種的生長情況菌生長快，維持在較高溫度時間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時間可長些。發(fā)酵熱:所謂發(fā)酵熱是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。1、生物熱Q生物2、攪拌熱Q攪拌3、蒸發(fā)熱Q蒸發(fā) 4、輻射熱Q輻射Q發(fā)酵Q生物Q攪拌Q蒸發(fā)Q輻射(填空)一、發(fā)酵過程pH變化的原因 1、基質代謝 （1）糖代謝

25、特別是快速利用的糖，分解成小分子酸，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是補料的標志之一。 （2）氮代謝 當氨基酸中的-NH2被利用后pH會下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，當碳源不足時氮源當碳源利用pH上升。 （3）生理酸堿性物質利用后pH會上升或下降。2、產物形成 某些產物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pH變化。如有機酸類產生使pH下降，紅霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使pH上升。 3、菌體自溶，pH上升，發(fā)酵后期，pH上升。 2、pH對發(fā)酵的影響 （1）pH影響酶的活性。當pH值抑制菌體某些酶的活性時使菌的新陳代謝受阻。（2）pH值影響微生物細胞膜所帶電荷的改變，從而改變細

26、胞膜的透性，影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進行。 （3）pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對這些物質的利用。（4）pH影響代謝方向(5)pH在微生物培養(yǎng)的不同階段有不同的影響 三、pH的控制 1、調節(jié)好基礎料的pH?；A料中若含有玉米漿，pH呈酸性，必須調節(jié)pH。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要調到6.56.8 2、在基礎料中加入維持pH的物質，如CaCO3 ,或具有緩沖能力的試劑，如磷酸緩沖液等3、通過補料調節(jié)pH 在發(fā)酵過程中根據(jù)糖氮消耗需要進行補料。在補料與調pH沒有矛盾時采用補料調pH 4、當補料與調pH發(fā)生矛盾時，加酸堿調

27、pH 、發(fā)酵的不同階段采取不同的pH值臨界氧濃度（CCr）：指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度。二. 溶解氧對發(fā)酵的影響（1）溶解氧對生長的影響（2）溶解氧對產物合成的影響（3）CCr與Cm比較：通常Cm與CCr不一致呼吸商（RQ）：指菌體呼吸過程中，CO2釋放率和菌的耗氧速率之比，RQ反映菌的代謝情況。補料的目的解除基質過濃的抑制解除產物的反饋抑制解除分解代謝物阻遏作用避免因一次性投糖過多造成細胞大量生長，耗氧過多而造成波谷現(xiàn)象。在生產上，補料還經常作為糾正異常發(fā)酵的一個重要手段。 第八章 發(fā)酵工藝控制及發(fā)酵動力學一、分批發(fā)酵：指在一封閉系統(tǒng)一次性投料、接種直到發(fā)酵結束的發(fā)酵方式優(yōu)點：操作簡

28、單、投資少；運行周期短；染菌機會減少；生產過程、產品質量較易控制缺點： 1、不利于測定過程動力學，存在底物限制或抑制問題，會出現(xiàn)底物分解阻遏效應及二次生長現(xiàn)象。 2、對底物類型及初始高濃度敏感的次級代謝物如一些抗生素等就不適合用分批發(fā)酵（生長與合成條件差別大） 3、養(yǎng)分會耗竭快，無法維持微生物繼續(xù)生長和生產 4、非生產時間長，生產率較低 二、連續(xù)發(fā)酵：在發(fā)酵過程中，連續(xù)向發(fā)酵罐流加培養(yǎng)基，同時以相同流量從發(fā)酵罐中取出培養(yǎng)液。特點：1、屬于穩(wěn)定狀態(tài)下發(fā)酵方法，環(huán)境條件（溫度、pH、培養(yǎng)物濃度、產物濃度、溶解氧、氧化還原電位）不發(fā)生變化，可以無限期延長分批培養(yǎng)中微生物的對數(shù)生長期，保持微生物穩(wěn)定的

29、生長速率和比生長速率，維持發(fā)酵罐中細胞濃度、總菌體量和培養(yǎng)基的體積恒定不變；2、可以減少分批培養(yǎng)與發(fā)酵中每次清洗、裝料、消毒、接種、放罐等作業(yè)時間，節(jié)省人力物力，降低成本，提高生產效率；3、設備體積縮小，投資減少，可采用多級連續(xù)培養(yǎng)與發(fā)酵，便于機械化、自動化控制；4、產品性能穩(wěn)定；5、便于進行微生物生理生化和遺傳特性的研究； 優(yōu)點：添加新鮮培養(yǎng)基，克服養(yǎng)分不足所導致的發(fā)酵過程過早結束，延長對數(shù)生長期，增加生物量等；缺點：在長時間發(fā)酵中，菌種易于發(fā)生變異，并容易染上雜菌；如果操作不當，新加入的培養(yǎng)基與原有培養(yǎng)基不易完全混合。3、 補料分批發(fā)酵：分批發(fā)酵過程中補充培養(yǎng)基，不從發(fā)酵體系中排出發(fā)酵液，

30、使發(fā)酵液的體積隨著發(fā)酵時間逐漸增加 。特點： 1、與分批發(fā)酵相比，解除了由于營養(yǎng)物質濃度過高而形成的阻遏效應；避免了由于代謝產物積累過渡而造成的反饋抑制作用；使菌體濃度和細胞濃度生長量控制在適當?shù)乃缴?，防止菌體大量生長而供氧不足；在某些情況下，通過控制菌體的生長量，可以提高產物的轉化率。 2、與連續(xù)發(fā)酵相比，不需要嚴格的無菌操作條件，不易發(fā)生菌種衰老退化或雜菌污染。優(yōu)點： 1、可以解除底物的抑制、產物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應。 2、避免在分批發(fā)酵中因一次性投糖過多造成細胞大量生長，耗氧過多，以至通風攪拌設備不能匹配的狀況。 3、菌體可被控制在一系列連續(xù)的過渡態(tài)階段，可用來作為控制細胞質量

31、的手段。4、與連續(xù)發(fā)酵相比，補料分批發(fā)酵的優(yōu)點在于：無菌要求低；菌種變異，退化少；適用范圍更廣。四、半連續(xù)發(fā)酵：在發(fā)酵過程中，每隔一定時間，取出一定體積的發(fā)酵液，同時在同一時間間隔內加入相等體積的培養(yǎng)基，如此反復進行的發(fā)酵方式。 特點：稀釋率、比生長速率以及其它與代謝有關的參數(shù)都將發(fā)生周期性的變化。5、 單級連續(xù)發(fā)酵：反應器中的培養(yǎng)基接種后，通常先進行一段時間的分批培養(yǎng)，待細胞濃度達到一定程度后，以恒定流量F將新鮮培養(yǎng)基送入反應器，以同樣的流量將反應器中培養(yǎng)液抽出，反應器中培養(yǎng)液體積V不發(fā)生變化。六、稀釋率：表示單位時間內新鮮培養(yǎng)基流入培養(yǎng)器的體積與培養(yǎng)器中培養(yǎng)基總體積之比。單級連續(xù)培養(yǎng)兩個穩(wěn)態(tài)方程是： 七、初級代線產物：一類低分子量的終點產物及這些終點產物的生物合成途徑中的中間體。 次級代謝產物：次級代謝產物是指生物生長到一定階段才產生的化學結構十分復雜、對該生物無明顯生理功能，或并非是該生物生長和繁殖所必需的物質。八、發(fā)酵熱：引起發(fā)酵過程中溫度變化的原因是在發(fā)酵過程中所產生的熱量，叫做發(fā)酵熱。發(fā)酵熱組成元素：生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、輻射熱。 Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射九、溫度對發(fā)酵的影響：溫度影響反應速率、溫度影響發(fā)酵方向。最適溫度的選擇：根據(jù)菌種、生