發(fā)酵課件講義整理

第七章發(fā)酵條件及過(guò)程控制第七章發(fā)酵條件及過(guò)程控制1微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以合適的環(huán)境條件才能使它的生產(chǎn)能力充分表達(dá)出來(lái)；通過(guò)各種監(jiān)測(cè)手段如取樣測(cè)定隨時(shí)間變化的菌體濃度，糖、氮消耗及產(chǎn)物，以及采用傳感器測(cè)定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度、pH、溶解氧等參數(shù)情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境中。第一節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化與控制參數(shù)一、發(fā)酵工藝過(guò)程控制的重要性微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以2從產(chǎn)物形成來(lái)說(shuō)，代謝變化就是反映發(fā)酵中的菌體生長(zhǎng)、發(fā)酵參數(shù)的變化（培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件）和產(chǎn)物形成速率這三者之間的關(guān)系。二、發(fā)酵過(guò)程的代謝變化規(guī)律這里介紹分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵四種類型的操作方式下的代謝特征。從產(chǎn)物形成來(lái)說(shuō)，代謝變化就是反映發(fā)酵中的菌體生長(zhǎng)、發(fā)酵參數(shù)的3（一）、分批發(fā)酵指在一個(gè)封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)含有初始限制量的基質(zhì)的發(fā)酵方式。即一次性投料，一次性收獲產(chǎn)品的發(fā)酵方式。延滯期指數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期時(shí)間（t）菌體濃度分批培養(yǎng)條件下的典型生長(zhǎng)曲線（一）、分批發(fā)酵指在一個(gè)封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)含有初始限制量的基質(zhì)4在分批培養(yǎng)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長(zhǎng)同步的關(guān)系，將微生物產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)分為①生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型和②非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型。A（葡萄糖異構(gòu)酶）B（菌體濃度）B（菌體濃度）A（殺念珠菌素）生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物的生成速率與菌體生長(zhǎng)速率成正比。這種產(chǎn)物通常是微生物分解基質(zhì)的直接產(chǎn)物，如酒精，但也有某些酶類，如脂肪酶和葡萄糖異構(gòu)酶產(chǎn)物的生成速率與菌體生長(zhǎng)速率成無(wú)關(guān)，而與菌體量的多少有關(guān)。對(duì)于生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，可采用有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，延長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。對(duì)于非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，則宜縮短菌體的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后，延長(zhǎng)穩(wěn)定期，從而提高產(chǎn)量。在分批培養(yǎng)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長(zhǎng)同步的關(guān)系，將微生5（二）、補(bǔ)料分批發(fā)酵是指分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，優(yōu)點(diǎn)在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。低基質(zhì)濃度的優(yōu)點(diǎn)：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過(guò)早結(jié)束。（二）、補(bǔ)料分批發(fā)酵是指分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮6（三）、半連續(xù)發(fā)酵是指在補(bǔ)料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部分發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。優(yōu)點(diǎn)：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過(guò)早結(jié)束；③緩解有害代謝產(chǎn)物的積累。（三）、半連續(xù)發(fā)酵是指在補(bǔ)料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部7（四）、連續(xù)發(fā)酵又稱連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)或開(kāi)放型培養(yǎng)，即培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時(shí)放出含有產(chǎn)品的發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。在這樣的環(huán)境中培養(yǎng)，所提供的基質(zhì)對(duì)菌的生長(zhǎng)就受到限制，培養(yǎng)液中的菌體濃度能保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，連續(xù)培養(yǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)：①維持低基質(zhì)濃度：可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②避免培養(yǎng)基積累有毒代謝物；③可以提高設(shè)備利用率和單位時(shí)間的產(chǎn)量，節(jié)省發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時(shí)間；④便于自動(dòng)控制。（四）、連續(xù)發(fā)酵又稱連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)或開(kāi)放型培養(yǎng)，即培養(yǎng)基料液連8連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)：長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)培養(yǎng)難以保證純種培養(yǎng)，并且菌種發(fā)生變異的可能性較大，故在工業(yè)規(guī)模上很少采用。生產(chǎn)上只有丙酮丁醇厭氧發(fā)酵、紙漿液生產(chǎn)飼料酵母、以及活性污泥處理各種廢水等才使用連續(xù)培養(yǎng)工藝，此方法多數(shù)用于實(shí)驗(yàn)室以研究微生物的生理特性。連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)：9三、發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)pH值（酸堿度）溫度（℃）溶解氧濃度基質(zhì)含量空氣流量壓力攪拌轉(zhuǎn)速攪拌功率粘度濁度料液流量產(chǎn)物濃度氧化還原電位廢氣中的氧含量廢氣中的CO2含量菌絲形態(tài)菌體濃度三、發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)pH值（酸堿度）濁度10第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制11第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溫度對(duì)發(fā)酵的影響溫度對(duì)發(fā)酵的影響主要表現(xiàn)在對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成、發(fā)酵液的物理性質(zhì)和生物合成方向等方面。第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溫度對(duì)發(fā)酵的影響溫度對(duì)12（一）、溫度影響微生物細(xì)胞生長(zhǎng)

隨著溫度的上升，細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖加快。這是由于生長(zhǎng)代謝以及繁殖都是酶參加的。根據(jù)酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)來(lái)看，溫度升高，反應(yīng)速度加快，呼吸強(qiáng)度增加，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖加快。但隨著溫度的上升，酶失活的速度也越大，使衰老提前，發(fā)酵周期縮短，這對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)是極為不利的。（三）、溫度影響生物合成的方向。例如，在四環(huán)類抗生素發(fā)酵中，金色鏈絲菌能同時(shí)產(chǎn)生四環(huán)素和金霉素，在30℃時(shí)，它合成金霉素的能力較強(qiáng)。隨著溫度的提高，合成四環(huán)素的比例提高。當(dāng)溫度超過(guò)35℃時(shí)，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。（二）、溫度影響產(chǎn)物的生成量。（一）、溫度影響微生物細(xì)胞生長(zhǎng)

隨著溫度的上升，細(xì)胞13（四）、溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)溫度除了影響發(fā)酵過(guò)程中各種反應(yīng)速率外，還可以通過(guò)改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)間接影響微生物的生物合成。例如，溫度對(duì)氧在發(fā)酵液中的溶解度就有很大影響，隨著溫度的升高，氣體在溶液中的溶解度減小，氧的傳遞速率也會(huì)改變。另外溫度還影響基質(zhì)的分解速率，例如，菌體對(duì)硫酸鹽的吸收在25℃時(shí)最小。（四）、溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)14二、影響發(fā)酵溫度變化的因素產(chǎn)熱因素：生物熱（Q生物）、攪拌熱（Q攪拌）散熱因素：蒸發(fā)熱（Q蒸發(fā)）、輻射熱（Q輻射）、顯熱（Q顯）發(fā)酵熱（Q發(fā)酵）是發(fā)酵溫度變化的主要因素。Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射－Q顯為了使發(fā)酵能在一定溫度下進(jìn)行，要設(shè)法進(jìn)行控制。二、影響發(fā)酵溫度變化的因素產(chǎn)熱因素：生物熱（Q生物）、攪拌熱15最適溫度是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生成。選擇最適溫度應(yīng)該考慮微生物生長(zhǎng)的最適溫度和產(chǎn)物合成的最適溫度。最適發(fā)酵溫度與菌種，培養(yǎng)基成分，培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段有關(guān)。三、溫度的控制1.最適溫度的選擇最適溫度是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)16例如，溶解氧濃度是受溫度影響的，其溶解度隨溫度的下降而增加。因此當(dāng)通氣條件較差時(shí)，可以適當(dāng)降低溫度以增加溶解氧濃度。在較低的溫度下，既可使氧的溶解度相應(yīng)大一些，又能降低菌體的生長(zhǎng)速率，減少氧的消耗量，這樣可以彌補(bǔ)較差的通氣條件造成的代謝異常。最適溫度的選擇還應(yīng)考慮培養(yǎng)基成分和濃度的不同，在使用濃度較稀或較易利用的培養(yǎng)基時(shí)，過(guò)高的培養(yǎng)溫度會(huì)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)過(guò)早耗竭，而導(dǎo)致菌體過(guò)早自溶，使產(chǎn)物合成提前終止，產(chǎn)量下降。例如，玉米漿比黃豆餅粉更容易利用，因此在紅霉素發(fā)酵中，提高發(fā)酵溫度使用玉米漿培養(yǎng)基的效果就不如黃豆餅粉培養(yǎng)基的好，提高溫度有利于菌體對(duì)黃豆餅粉的利用。例如，溶解氧濃度是受溫度影響的，其溶解度隨溫度的下降而增加。17三、溫度的控制2.溫度的控制工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中一般不需要加熱，因發(fā)酵中釋放了大量的發(fā)酵熱，需要冷卻的情況較多。利用自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)整的閥門，將冷卻水通入發(fā)酵罐的夾層或蛇行管中，通過(guò)熱交換來(lái)降溫，保持恒溫發(fā)酵。如果氣溫較高（特別是我國(guó)南方的夏季氣溫），冷卻水的溫度又高，致使冷卻效果很差，達(dá)不到預(yù)定的溫度，就可采用冷凍鹽水進(jìn)行循環(huán)式降溫，以迅速降到最適溫度。因此大工廠需要建立冷凍站，提高冷卻能力，以保證在正常溫度下進(jìn)行發(fā)酵。三、溫度的控制2.溫度的控制工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)18第三節(jié)pH值對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、pH值對(duì)發(fā)酵的影響影響酶的活性，當(dāng)pH值抑制菌體中某些酶的活性時(shí)，會(huì)阻礙菌體的新陳代謝；影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對(duì)這些成分的吸收；pH值不同，往往引起菌體代謝過(guò)程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。第三節(jié)pH值對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、pH值對(duì)發(fā)酵的影響影19pH對(duì)某些生物合成途徑有顯著影響。例如，丙酮丁醇發(fā)酵中，細(xì)菌增殖的pH范圍是5.5～7.0為好，發(fā)酵后期pH=4.3～5.3時(shí)積累丙酮丁醇，pH升高則丙酮丁醇產(chǎn)量減少，而丁酸、乙酸含量增加。又如，黑曲霉在pH=2～3時(shí)產(chǎn)生檸檬酸，pH近中性時(shí)，積累草酸和葡萄糖酸。谷氨酸發(fā)酵中，pH=7或微堿時(shí)形成谷氨酸，pH酸性時(shí)產(chǎn)生N—乙酰谷酰胺。pH還會(huì)影響菌體的形態(tài)。例如，產(chǎn)黃青霉細(xì)胞壁的厚度隨pH的增加而減??；當(dāng)pH低于6時(shí)，菌絲的長(zhǎng)度縮短，直徑為2～3μm，當(dāng)pH=7或>7時(shí)，直徑為2～18μm，酵母狀膨脹菌絲的數(shù)目增加。pH下降后，菌絲形態(tài)又恢復(fù)正常。pH還影響細(xì)胞膜的電荷狀態(tài)，引起膜的滲透性發(fā)生改變，進(jìn)而影響菌體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的形成。pH對(duì)某些生物合成途徑有顯著影響。例如，丙酮丁醇發(fā)酵中，細(xì)菌20二、發(fā)酵過(guò)程pH值的變化在發(fā)酵過(guò)程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基種碳、氮源的利用，隨著有機(jī)酸和氨基酸的積累，會(huì)使pH值產(chǎn)生一定的變化。1、生長(zhǎng)階段：菌體產(chǎn)生蛋白酶水解培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)，生成銨離子，使pH上升至堿性；隨著菌體量增多，銨離子的消耗也增多，另外糖利用過(guò)程中有機(jī)酸的積累使pH值下降。2、生產(chǎn)階段：這個(gè)階段pH值趨于穩(wěn)定。3、自溶階段：隨著養(yǎng)分的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，培養(yǎng)液中氨基氮增加，致使pH又上升，此時(shí)菌體趨于自溶而代謝活動(dòng)終止。二、發(fā)酵過(guò)程pH值的變化在發(fā)酵過(guò)程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基種碳、21pH值培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液pH值的大致變化趨勢(shì)由此可見(jiàn)，在適合于菌生長(zhǎng)及合成產(chǎn)物的環(huán)境條件下，菌體本身具有一定的調(diào)節(jié)pH的能力，但是當(dāng)外界條件變化過(guò)于劇烈，菌體就失去了調(diào)節(jié)能力，培養(yǎng)液的pH就會(huì)波動(dòng)。pH值培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液pH值的大致變化趨勢(shì)由此可見(jiàn)，22三、引起發(fā)酵液pH值異常波動(dòng)的因素pH值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。1、pH下降：①培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。碳源過(guò)多，特別是葡萄糖過(guò)量，或者中間補(bǔ)糖過(guò)多加上溶氧不足，致使有機(jī)酸大量積累而pH下降；②消泡劑加得過(guò)多；③生理酸性物質(zhì)的存在，銨被利用，pH下降。(糖類氧化不完全時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)酸，脂肪不完全氧化產(chǎn)生的脂肪酸、銨鹽氧化后產(chǎn)生的硫酸等

)2、pH上升：①培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。氮源過(guò)多，氨基氮釋放，使pH上升；②生理堿性物質(zhì)存在；(有機(jī)氮源、硝酸鹽、有機(jī)酸)③中間補(bǔ)料氨水活尿素等堿性物質(zhì)加入過(guò)多。三、引起發(fā)酵液pH值異常波動(dòng)的因素pH值的變化決定于所用的菌23四、發(fā)酵pH值的確定和控制（一）.發(fā)酵pH值的確定微生物發(fā)酵的最適pH值范圍一般是在5～8之間。最適pH值是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定的。將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中，定時(shí)測(cè)定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來(lái)配制培養(yǎng)基來(lái)維持。到時(shí)觀察菌體的生長(zhǎng)情況，以菌體生長(zhǎng)達(dá)到最高值的pH值為菌體生長(zhǎng)的合適pH值。用同樣的方法，可測(cè)得產(chǎn)物合成的合適pH值。同一產(chǎn)品的合適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。在確定合適發(fā)酵pH值時(shí)，不定期要考慮培養(yǎng)溫度的影響，若溫度提高或降低，合適pH值也可能發(fā)生變動(dòng)。微生物生長(zhǎng)和生物合成都有其最適和能夠耐受的pH范圍，大多數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)的最適pH范圍在6.3～7.5，霉菌和酵母生長(zhǎng)的最適pH范圍在3～6，放線菌生長(zhǎng)的最適pH范圍在7～8。四、發(fā)酵pH值的確定和控制（一）.發(fā)酵pH值的確定微生物發(fā)24（二）.pH值的控制首先考慮和試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方，使它們有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔?，使發(fā)酵過(guò)程中的pH值變化在合適的范圍內(nèi)。在發(fā)酵過(guò)程中直接補(bǔ)加酸或堿和補(bǔ)料的方式來(lái)控制；補(bǔ)充生理酸性物質(zhì)（如(NH4)2SO4）和生理堿性物質(zhì)（如NaNO3）來(lái)控制。（二）.pH值的控制首先考慮和試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方，使25氧在水中的溶解度很低，溶解氧最易成為限制因素；溶解氧的高低取決于供氧、通氣攪拌和需氧狀況的影響；采用電極測(cè)定發(fā)酵液中的溶解氧；溶解氧的變化可提示氧的供需規(guī)律及其對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的影響；第四節(jié)溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溶解氧（DO）氧在水中的溶解度很低，溶解氧最易成為限制因素；第四節(jié)溶解26氧分壓（mmHg）100%空氣飽和水中氧分壓是159mmHg，多在醫(yī)療單位中使用；絕對(duì)濃度（mgO2/L或ppm）用化學(xué)方法來(lái)測(cè)定，主要在環(huán)保單位使用；飽和度百分?jǐn)?shù)（%）在發(fā)酵行業(yè)使用。二、溶解氧濃度單位氧分壓（mmHg）二、溶解氧濃度單位27臨界氧：滿足微生物呼吸的最低氧濃度（呼吸臨界氧）。對(duì)產(chǎn)物而言，是不影響產(chǎn)物合成所允許的最低氧濃度（合成臨界氧）；測(cè)定：先加強(qiáng)通氧，使溶解氧上升到最高值，然后中止通氣，繼續(xù)攪拌，在罐頂部空間充氮，此時(shí)用溶氧電極測(cè)定，溶解氧會(huì)迅速直線下降，當(dāng)直線斜率開(kāi)始減小時(shí)的溶解氧即呼吸臨界氧值；通過(guò)在發(fā)酵中維持不同的溶解氧，考查不同濃度對(duì)產(chǎn)物合成的影響，可求得合成臨界氧；三、臨界氧（C臨界）臨界氧：滿足微生物呼吸的最低氧濃度（呼吸臨界氧）。對(duì)產(chǎn)物而言28四、溶解氧的影響需氧發(fā)酵并不是溶氧越大越好，因?yàn)槊恳环N發(fā)酵產(chǎn)物都有具體的C臨界和最適氧濃度，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定；谷氨酸發(fā)酵，供氧不足時(shí)，谷氨酸的積累就會(huì)明顯降低，產(chǎn)生大量的琥珀酸和乳酸；天冬酰胺酶的發(fā)酵中，前期是好氣培養(yǎng)，后期需轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)（溶氧濃度下降到45%時(shí)，就從好氣培養(yǎng)轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)），可大大提高酶活；四、溶解氧的影響需氧發(fā)酵并不是溶氧越大越好，因?yàn)槊恳环N發(fā)酵產(chǎn)292、在發(fā)酵過(guò)程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：（1）培養(yǎng)基的成分和濃度（2）菌齡（3）發(fā)酵條件培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分豐富，菌體生長(zhǎng)快，耗氧量大；發(fā)酵濃度高，耗氧量大；發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)料或補(bǔ)糖，耗氧量也隨之增大對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌呼吸旺盛，耗氧量大，發(fā)酵后期菌體衰老，耗氧量降低在最適條件下發(fā)酵，耗氧量大；發(fā)酵過(guò)程中排除有毒代謝產(chǎn)物也有利于提高菌體攝氧量五、溶解氧濃度的異常變化3、在發(fā)酵過(guò)程中，在已有設(shè)備和正常發(fā)酵條件下，每個(gè)發(fā)酵過(guò)程的溶氧濃度變化都有自己的規(guī)律4、出現(xiàn)溶氧明顯降低或升高的原因：溶氧異常降低：污染好氣性雜菌；菌體代謝發(fā)生異常，需氧要求增加，使溶氧下降；中間補(bǔ)料時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)或間隔過(guò)小；某些設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，如攪拌速度變慢，或消泡劑自動(dòng)加油器失靈或人為加得太多，都會(huì)引起溶氧下降。溶氧異常升高：菌體代謝異常，耗氧能力下降；污染厭氣性雜菌或烈性噬菌體。1、發(fā)酵過(guò)程中，溶氧濃度是由供氧和需氧兩方面決定的。2、在發(fā)酵過(guò)程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分30六、溶解氧濃度的控制1、供氧方面：

dc/dt=KLa（c*-cL）dc/dt為單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵液溶解氧濃度變化，mmol/（L·h）；KL為氧傳質(zhì)系數(shù)，m/ha為比界面面積，m2/m3c*為氧在水中的飽和濃度，mmol/LcL為發(fā)酵液中溶解氧濃度，mmol/L改善供氧，主要是設(shè)法提高氧體積傳質(zhì)系數(shù)KLa（1/h）和c*。設(shè)備各項(xiàng)工程參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備條件攪拌器類型：封閉或開(kāi)放式葉片形狀：彎葉、平葉或箭葉攪拌器直徑/罐直徑擋板數(shù)和擋板寬度攪拌器檔數(shù)和位置攪拌轉(zhuǎn)速雷諾準(zhǔn)數(shù)、kW/t、功率準(zhǔn)數(shù)、弗羅德準(zhǔn)數(shù)空氣流量每分鐘體積比（V/V/min）空氣分布器的類型和位置罐壓2、需氧方面：控制補(bǔ)料速度來(lái)控制基質(zhì)的濃度，從而達(dá)到最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長(zhǎng)速率維持在最大值，又不會(huì)使需氧大于供氧。溶解氧控制措施的比較措施作用于投資運(yùn)轉(zhuǎn)成本效果對(duì)生產(chǎn)作用攪拌轉(zhuǎn)速KLa高低高好擋板KLa中低高好空氣流量c*a低低低氣體成分c*中到低高高好罐壓c*中低中好養(yǎng)分濃度需求中低高不肯定表面活性劑KL低低變化不肯定溫度需求，c*低低變化不肯定六、溶解氧濃度的控制1、供氧方面：設(shè)備各項(xiàng)工程參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備條31第五節(jié)菌體濃度和基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、菌體濃度對(duì)發(fā)酵的影響菌體濃度（菌濃）：?jiǎn)挝惑w積培養(yǎng)液中菌體的含量。1、菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映菌體細(xì)胞的多少，而且反映菌體細(xì)胞生理特性不完全相同的分化階段；2、菌濃的大小與菌體生長(zhǎng)速率有密切關(guān)系，比生長(zhǎng)速率大的菌體，菌濃增長(zhǎng)也迅速，反之就緩慢。生長(zhǎng)速度取決于微生物的種類和自身的遺傳特性，以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件；第五節(jié)菌體濃度和基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、菌體濃度對(duì)發(fā)323、菌濃大小對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的得率有重要影響，特別是對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)物，菌濃越大，產(chǎn)量也越大，而次級(jí)代謝產(chǎn)物也需要一定的菌濃基礎(chǔ)才可獲得大量的產(chǎn)物；4、但菌濃過(guò)高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)快，培養(yǎng)液的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生明顯的變化，溶氧濃度下降，有毒物質(zhì)的積累，就可能改變菌體的代謝途徑。3、菌濃大小對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的得率有重要影響，特別是對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)33依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來(lái)控制菌濃。首先確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔龋苊猱a(chǎn)生過(guò)濃（或過(guò)?。┑木w量。然后通過(guò)中間補(bǔ)料來(lái)控制，如當(dāng)菌體生長(zhǎng)緩慢、菌濃太稀時(shí)，則可補(bǔ)加一部分磷酸鹽，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高菌濃；但補(bǔ)加過(guò)多，則會(huì)使菌體過(guò)分生長(zhǎng)，超過(guò)臨界濃度，對(duì)產(chǎn)物合成產(chǎn)生抑制作用。利用菌體代謝產(chǎn)生的CO2量來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程的補(bǔ)糖量，以控制菌體的生長(zhǎng)和濃度。二、菌體濃度的控制依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來(lái)控制菌濃。首先確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中有個(gè)34三、基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及控制（一）.碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的碳源緩慢利用的碳源葡萄糖、蔗糖等迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分解產(chǎn)物，有利于菌體生長(zhǎng)，但有的分解代謝產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用；多數(shù)為聚合物，淀粉等為菌體緩慢利用，有利于延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于延長(zhǎng)抗生素的分泌期，也有許多微生物藥物的發(fā)酵所采用。在工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基中常采用含迅速和緩慢利用的混合碳源。三、基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及控制（一）.碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅35（二）.氮源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的氮源緩慢利用的氮源氨基（或銨）態(tài)氮的氨基酸（或硫酸銨等）、玉米漿容易被菌體利用，促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，但對(duì)某些代謝產(chǎn)物的合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進(jìn)菌體生長(zhǎng)和養(yǎng)分過(guò)早耗盡，以致菌體過(guò)早衰老而自溶，縮短產(chǎn)物的分泌期。發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，另外通過(guò)在發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)加氮源來(lái)控制濃度。補(bǔ)加有機(jī)氮源，如酵母汁、玉米漿、尿素補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源，如氨水或硫酸銨（二）.氮源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的氮源氨基（或銨）態(tài)36（三）.磷酸鹽對(duì)發(fā)酵的影響及控制磷是微生物菌體生長(zhǎng)繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。微生物生長(zhǎng)良好所允許的磷酸鹽濃度為0.32～300mmol/L，次級(jí)代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為1.0mmol/L.磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)臐舛?。（三?磷酸鹽對(duì)發(fā)酵的影響及控制磷是微生物菌體生長(zhǎng)繁殖所必37第六節(jié)泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的影響在大多數(shù)微生物發(fā)酵過(guò)程中，通氣、攪拌以及代謝氣體的逸出，再加上培養(yǎng)基中糖、蛋白質(zhì)、代謝物等表面活性劑的存在，培養(yǎng)液中就形成了泡沫。泡沫的多少與攪拌、通風(fēng)、培養(yǎng)基性質(zhì)有關(guān)。蛋白質(zhì)原料如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉、酵母粉等是主要的發(fā)泡劑。糊精含量多也引起泡沫的形成。當(dāng)發(fā)酵感染雜菌和噬菌體時(shí)，泡沫異常多。第六節(jié)泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的38（一）少量泡沫一定數(shù)量的泡沫是正?，F(xiàn)象，可以增加氣液接觸面積，導(dǎo)致氧傳遞速率增加；（二）大量的泡沫發(fā)酵罐的裝料系數(shù)減少、氧傳遞系數(shù)減??；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液，增加染菌機(jī)會(huì)；嚴(yán)重時(shí)通氣攪拌無(wú)法進(jìn)行，菌體呼吸受到阻礙，導(dǎo)致代謝異?；蚓w自溶；消泡劑的添加將給提取工序帶來(lái)困難。（一）少量泡沫39二、泡沫的消除調(diào)整培養(yǎng)基中的成分（如少加或緩加易起泡的原料）或改變某些物理化學(xué)參數(shù)（如pH值、溫度、通氣和攪拌）或者改變發(fā)酵工藝（如采用分次投料）來(lái)控制，以減少泡沫形成的機(jī)會(huì)。采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種，來(lái)消除起泡的內(nèi)在因素。采用機(jī)械消泡或消泡劑來(lái)消除已形成的泡沫。二、泡沫的消除調(diào)整培養(yǎng)基中的成分（如少加或緩加易起泡的原料）401.機(jī)械消泡物理消泡方法，利用機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力變化而使泡沫破裂。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省原料，減少染菌機(jī)會(huì)。缺點(diǎn)：消泡效果不理想，僅可作為消泡的輔助方法。罐內(nèi)消泡——靠罐內(nèi)消泡槳轉(zhuǎn)動(dòng)打碎泡沫。罐外消泡——將泡沫引出罐外，通過(guò)噴嘴的加速作用或離心力來(lái)消除泡沫。1.機(jī)械消泡物理消泡方法，利用機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)或壓力變化而使泡41第七章發(fā)酵課件42第七章發(fā)酵課件43第七章發(fā)酵課件442.消泡劑消泡A.消泡劑的作用：降低泡沫液膜的機(jī)械強(qiáng)度；降低液膜的表面黏度；兼有兩者的作用，達(dá)到破裂泡沫的目的。2.消泡劑消泡A.消泡劑的作用：45B.常用的消泡劑有4大類：天然油脂類脂肪酸和酯類聚醚類硅酮類以天然油脂類和聚醚類在生物發(fā)酵中最為常用。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。油不僅用作消泡劑，還可作為碳源和發(fā)酵控制的手段。在發(fā)酵中，要控制油的質(zhì)量、新鮮程度，并要進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)檢驗(yàn)。聚醚類消泡劑品種很多，它們是氧化丙稀或氧化丙稀和環(huán)氧乙烷與甘油聚合而成的聚合物。聚氧丙稀甘油（GP型）——氧化丙稀和甘油聚合；親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以用于稀薄發(fā)酵液中要比用于粘稠發(fā)酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，適宜用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，以抑制泡沫的產(chǎn)生。聚氧乙烯氧丙稀甘油（GPE型，泡敵）——氧化丙稀、環(huán)氧乙烷與甘油聚合；親水性好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，作用快，溶解度大，消泡活性維持時(shí)間短，用于粘稠發(fā)酵液的效果比用于稀薄的好。B.常用的消泡劑有4大類：豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油46C.應(yīng)用消泡劑時(shí)的增效方法：加載體增效，即用惰性載體（如礦物油、植物油等）使消泡劑溶解分散，達(dá)到增效的目的；消泡劑并用增效，取各種消泡劑的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，達(dá)到增效；乳化消泡劑增效，用乳化劑（或分散劑）將消泡劑制成乳劑，以提高分散能力，增強(qiáng)消泡效力，一般只適用于親水性差的消泡劑。GP和GPE1:1混合使用于土霉素發(fā)酵，結(jié)果比單獨(dú)使用GP的效力提高2倍。用吐溫-80制成的乳劑，用于慶大霉素發(fā)酵，效力提高1～2倍。在生產(chǎn)過(guò)程中，消泡的效果除了與消泡劑的種類、性質(zhì)、分子量大小、消泡劑親油親水基團(tuán)等密切相關(guān)外，還與消泡劑使用時(shí)加入方法、使用濃度、溫度等有很大關(guān)系，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際加以注意和解決。C.應(yīng)用消泡劑時(shí)的增效方法：GP和GPE1:1混合使用于土47發(fā)酵類型不同，目的不同，判斷終點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)就不同。一般情況下的判斷原則：高產(chǎn)量、低成本。以原料和發(fā)酵成本占整個(gè)生產(chǎn)成本為主的藥品，主要在于提高產(chǎn)率、得率、發(fā)酵系數(shù)。以分離純化和產(chǎn)品價(jià)值高的產(chǎn)品，還有提高產(chǎn)物的濃度，計(jì)算體積產(chǎn)率，發(fā)酵單位除以總發(fā)酵時(shí)間。

1．經(jīng)濟(jì)因素：發(fā)酵終點(diǎn)應(yīng)是最低成本獲得最大生產(chǎn)能力的時(shí)間。

生產(chǎn)速率較小的情況下，產(chǎn)量增長(zhǎng)有限，延長(zhǎng)時(shí)間使平均生產(chǎn)能力下降，動(dòng)力消耗，管理費(fèi)用支出，設(shè)備消耗等增加了成本。在最大生產(chǎn)率時(shí)，終止發(fā)酵。

2．產(chǎn)品質(zhì)量：發(fā)酵時(shí)間太短，過(guò)多的尚未代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)殘留在發(fā)酵液中，對(duì)后步分離純化不利，可溶性蛋白會(huì)引起乳化。發(fā)酵時(shí)間太長(zhǎng)，菌體自溶，釋放出菌體蛋白或體內(nèi)酶，改變發(fā)酵液性質(zhì)，增加過(guò)濾工序的難度，過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)，使一些不穩(wěn)定的產(chǎn)品遭到破壞。臨近放罐時(shí)，補(bǔ)料或消沫劑要慎重，其殘留影響后續(xù)分離。補(bǔ)料可根據(jù)糖的消耗速率，以允許的殘量為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于抗生素，放罐前16h停止補(bǔ)料和消沫。

第八節(jié)發(fā)酵終點(diǎn)的判斷發(fā)酵類型不同，目的不同，判斷終點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)就不同。一般情況下的判483.生物、物理、化學(xué)指標(biāo)：主要產(chǎn)物濃度，過(guò)濾速度，菌體形態(tài)，氨基氮，pH，DO，發(fā)酵液的外觀和粘度等。一般自溶前放罐。按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行作業(yè)。4．特殊因素：如染菌、代謝異常等情況。根據(jù)不同情況適當(dāng)處理，及時(shí)采取措施3.生物、物理、化學(xué)指標(biāo)：主要產(chǎn)物濃度，過(guò)濾速度，菌體形態(tài)49本章要求熟悉發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)掌握各因素對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響、過(guò)程控制方法和原理掌握幾種發(fā)酵操作類型本章要求熟悉發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)50第七章發(fā)酵條件及過(guò)程控制第七章發(fā)酵條件及過(guò)程控制51微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以合適的環(huán)境條件才能使它的生產(chǎn)能力充分表達(dá)出來(lái)；通過(guò)各種監(jiān)測(cè)手段如取樣測(cè)定隨時(shí)間變化的菌體濃度，糖、氮消耗及產(chǎn)物，以及采用傳感器測(cè)定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度、pH、溶解氧等參數(shù)情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境中。第一節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的代謝變化與控制參數(shù)一、發(fā)酵工藝過(guò)程控制的重要性微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以52從產(chǎn)物形成來(lái)說(shuō)，代謝變化就是反映發(fā)酵中的菌體生長(zhǎng)、發(fā)酵參數(shù)的變化（培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件）和產(chǎn)物形成速率這三者之間的關(guān)系。二、發(fā)酵過(guò)程的代謝變化規(guī)律這里介紹分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵四種類型的操作方式下的代謝特征。從產(chǎn)物形成來(lái)說(shuō)，代謝變化就是反映發(fā)酵中的菌體生長(zhǎng)、發(fā)酵參數(shù)的53（一）、分批發(fā)酵指在一個(gè)封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)含有初始限制量的基質(zhì)的發(fā)酵方式。即一次性投料，一次性收獲產(chǎn)品的發(fā)酵方式。延滯期指數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期時(shí)間（t）菌體濃度分批培養(yǎng)條件下的典型生長(zhǎng)曲線（一）、分批發(fā)酵指在一個(gè)封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)含有初始限制量的基質(zhì)54在分批培養(yǎng)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長(zhǎng)同步的關(guān)系，將微生物產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)分為①生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型和②非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型。A（葡萄糖異構(gòu)酶）B（菌體濃度）B（菌體濃度）A（殺念珠菌素）生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物的生成速率與菌體生長(zhǎng)速率成正比。這種產(chǎn)物通常是微生物分解基質(zhì)的直接產(chǎn)物，如酒精，但也有某些酶類，如脂肪酶和葡萄糖異構(gòu)酶產(chǎn)物的生成速率與菌體生長(zhǎng)速率成無(wú)關(guān)，而與菌體量的多少有關(guān)。對(duì)于生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，可采用有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，延長(zhǎng)與產(chǎn)物合成有關(guān)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。對(duì)于非生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，則宜縮短菌體的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后，延長(zhǎng)穩(wěn)定期，從而提高產(chǎn)量。在分批培養(yǎng)過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長(zhǎng)同步的關(guān)系，將微生55（二）、補(bǔ)料分批發(fā)酵是指分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，優(yōu)點(diǎn)在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。低基質(zhì)濃度的優(yōu)點(diǎn)：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過(guò)早結(jié)束。（二）、補(bǔ)料分批發(fā)酵是指分批培養(yǎng)過(guò)程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮56（三）、半連續(xù)發(fā)酵是指在補(bǔ)料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部分發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。優(yōu)點(diǎn)：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過(guò)早結(jié)束；③緩解有害代謝產(chǎn)物的積累。（三）、半連續(xù)發(fā)酵是指在補(bǔ)料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部57（四）、連續(xù)發(fā)酵又稱連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)或開(kāi)放型培養(yǎng)，即培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時(shí)放出含有產(chǎn)品的發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。在這樣的環(huán)境中培養(yǎng)，所提供的基質(zhì)對(duì)菌的生長(zhǎng)就受到限制，培養(yǎng)液中的菌體濃度能保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，連續(xù)培養(yǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)：①維持低基質(zhì)濃度：可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②避免培養(yǎng)基積累有毒代謝物；③可以提高設(shè)備利用率和單位時(shí)間的產(chǎn)量，節(jié)省發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時(shí)間；④便于自動(dòng)控制。（四）、連續(xù)發(fā)酵又稱連續(xù)流動(dòng)培養(yǎng)或開(kāi)放型培養(yǎng)，即培養(yǎng)基料液連58連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)：長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)培養(yǎng)難以保證純種培養(yǎng)，并且菌種發(fā)生變異的可能性較大，故在工業(yè)規(guī)模上很少采用。生產(chǎn)上只有丙酮丁醇厭氧發(fā)酵、紙漿液生產(chǎn)飼料酵母、以及活性污泥處理各種廢水等才使用連續(xù)培養(yǎng)工藝，此方法多數(shù)用于實(shí)驗(yàn)室以研究微生物的生理特性。連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)：59三、發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)pH值（酸堿度）溫度（℃）溶解氧濃度基質(zhì)含量空氣流量壓力攪拌轉(zhuǎn)速攪拌功率粘度濁度料液流量產(chǎn)物濃度氧化還原電位廢氣中的氧含量廢氣中的CO2含量菌絲形態(tài)菌體濃度三、發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)pH值（酸堿度）濁度60第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制61第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溫度對(duì)發(fā)酵的影響溫度對(duì)發(fā)酵的影響主要表現(xiàn)在對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成、發(fā)酵液的物理性質(zhì)和生物合成方向等方面。第二節(jié)溫度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溫度對(duì)發(fā)酵的影響溫度對(duì)62（一）、溫度影響微生物細(xì)胞生長(zhǎng)

隨著溫度的上升，細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖加快。這是由于生長(zhǎng)代謝以及繁殖都是酶參加的。根據(jù)酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)來(lái)看，溫度升高，反應(yīng)速度加快，呼吸強(qiáng)度增加，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖加快。但隨著溫度的上升，酶失活的速度也越大，使衰老提前，發(fā)酵周期縮短，這對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)是極為不利的。（三）、溫度影響生物合成的方向。例如，在四環(huán)類抗生素發(fā)酵中，金色鏈絲菌能同時(shí)產(chǎn)生四環(huán)素和金霉素，在30℃時(shí)，它合成金霉素的能力較強(qiáng)。隨著溫度的提高，合成四環(huán)素的比例提高。當(dāng)溫度超過(guò)35℃時(shí)，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。（二）、溫度影響產(chǎn)物的生成量。（一）、溫度影響微生物細(xì)胞生長(zhǎng)

隨著溫度的上升，細(xì)胞63（四）、溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)溫度除了影響發(fā)酵過(guò)程中各種反應(yīng)速率外，還可以通過(guò)改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)間接影響微生物的生物合成。例如，溫度對(duì)氧在發(fā)酵液中的溶解度就有很大影響，隨著溫度的升高，氣體在溶液中的溶解度減小，氧的傳遞速率也會(huì)改變。另外溫度還影響基質(zhì)的分解速率，例如，菌體對(duì)硫酸鹽的吸收在25℃時(shí)最小。（四）、溫度影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)64二、影響發(fā)酵溫度變化的因素產(chǎn)熱因素：生物熱（Q生物）、攪拌熱（Q攪拌）散熱因素：蒸發(fā)熱（Q蒸發(fā)）、輻射熱（Q輻射）、顯熱（Q顯）發(fā)酵熱（Q發(fā)酵）是發(fā)酵溫度變化的主要因素。Q發(fā)酵＝Q生物＋Q攪拌－Q蒸發(fā)－Q輻射－Q顯為了使發(fā)酵能在一定溫度下進(jìn)行，要設(shè)法進(jìn)行控制。二、影響發(fā)酵溫度變化的因素產(chǎn)熱因素：生物熱（Q生物）、攪拌熱65最適溫度是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生成。選擇最適溫度應(yīng)該考慮微生物生長(zhǎng)的最適溫度和產(chǎn)物合成的最適溫度。最適發(fā)酵溫度與菌種，培養(yǎng)基成分，培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段有關(guān)。三、溫度的控制1.最適溫度的選擇最適溫度是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)66例如，溶解氧濃度是受溫度影響的，其溶解度隨溫度的下降而增加。因此當(dāng)通氣條件較差時(shí)，可以適當(dāng)降低溫度以增加溶解氧濃度。在較低的溫度下，既可使氧的溶解度相應(yīng)大一些，又能降低菌體的生長(zhǎng)速率，減少氧的消耗量，這樣可以彌補(bǔ)較差的通氣條件造成的代謝異常。最適溫度的選擇還應(yīng)考慮培養(yǎng)基成分和濃度的不同，在使用濃度較稀或較易利用的培養(yǎng)基時(shí)，過(guò)高的培養(yǎng)溫度會(huì)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)過(guò)早耗竭，而導(dǎo)致菌體過(guò)早自溶，使產(chǎn)物合成提前終止，產(chǎn)量下降。例如，玉米漿比黃豆餅粉更容易利用，因此在紅霉素發(fā)酵中，提高發(fā)酵溫度使用玉米漿培養(yǎng)基的效果就不如黃豆餅粉培養(yǎng)基的好，提高溫度有利于菌體對(duì)黃豆餅粉的利用。例如，溶解氧濃度是受溫度影響的，其溶解度隨溫度的下降而增加。67三、溫度的控制2.溫度的控制工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中一般不需要加熱，因發(fā)酵中釋放了大量的發(fā)酵熱，需要冷卻的情況較多。利用自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)整的閥門，將冷卻水通入發(fā)酵罐的夾層或蛇行管中，通過(guò)熱交換來(lái)降溫，保持恒溫發(fā)酵。如果氣溫較高（特別是我國(guó)南方的夏季氣溫），冷卻水的溫度又高，致使冷卻效果很差，達(dá)不到預(yù)定的溫度，就可采用冷凍鹽水進(jìn)行循環(huán)式降溫，以迅速降到最適溫度。因此大工廠需要建立冷凍站，提高冷卻能力，以保證在正常溫度下進(jìn)行發(fā)酵。三、溫度的控制2.溫度的控制工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)68第三節(jié)pH值對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、pH值對(duì)發(fā)酵的影響影響酶的活性，當(dāng)pH值抑制菌體中某些酶的活性時(shí)，會(huì)阻礙菌體的新陳代謝；影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對(duì)這些成分的吸收；pH值不同，往往引起菌體代謝過(guò)程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。第三節(jié)pH值對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、pH值對(duì)發(fā)酵的影響影69pH對(duì)某些生物合成途徑有顯著影響。例如，丙酮丁醇發(fā)酵中，細(xì)菌增殖的pH范圍是5.5～7.0為好，發(fā)酵后期pH=4.3～5.3時(shí)積累丙酮丁醇，pH升高則丙酮丁醇產(chǎn)量減少，而丁酸、乙酸含量增加。又如，黑曲霉在pH=2～3時(shí)產(chǎn)生檸檬酸，pH近中性時(shí)，積累草酸和葡萄糖酸。谷氨酸發(fā)酵中，pH=7或微堿時(shí)形成谷氨酸，pH酸性時(shí)產(chǎn)生N—乙酰谷酰胺。pH還會(huì)影響菌體的形態(tài)。例如，產(chǎn)黃青霉細(xì)胞壁的厚度隨pH的增加而減?。划?dāng)pH低于6時(shí)，菌絲的長(zhǎng)度縮短，直徑為2～3μm，當(dāng)pH=7或>7時(shí)，直徑為2～18μm，酵母狀膨脹菌絲的數(shù)目增加。pH下降后，菌絲形態(tài)又恢復(fù)正常。pH還影響細(xì)胞膜的電荷狀態(tài)，引起膜的滲透性發(fā)生改變，進(jìn)而影響菌體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的形成。pH對(duì)某些生物合成途徑有顯著影響。例如，丙酮丁醇發(fā)酵中，細(xì)菌70二、發(fā)酵過(guò)程pH值的變化在發(fā)酵過(guò)程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基種碳、氮源的利用，隨著有機(jī)酸和氨基酸的積累，會(huì)使pH值產(chǎn)生一定的變化。1、生長(zhǎng)階段：菌體產(chǎn)生蛋白酶水解培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)，生成銨離子，使pH上升至堿性；隨著菌體量增多，銨離子的消耗也增多，另外糖利用過(guò)程中有機(jī)酸的積累使pH值下降。2、生產(chǎn)階段：這個(gè)階段pH值趨于穩(wěn)定。3、自溶階段：隨著養(yǎng)分的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，培養(yǎng)液中氨基氮增加，致使pH又上升，此時(shí)菌體趨于自溶而代謝活動(dòng)終止。二、發(fā)酵過(guò)程pH值的變化在發(fā)酵過(guò)程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基種碳、71pH值培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液pH值的大致變化趨勢(shì)由此可見(jiàn)，在適合于菌生長(zhǎng)及合成產(chǎn)物的環(huán)境條件下，菌體本身具有一定的調(diào)節(jié)pH的能力，但是當(dāng)外界條件變化過(guò)于劇烈，菌體就失去了調(diào)節(jié)能力，培養(yǎng)液的pH就會(huì)波動(dòng)。pH值培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)液pH值的大致變化趨勢(shì)由此可見(jiàn)，72三、引起發(fā)酵液pH值異常波動(dòng)的因素pH值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。1、pH下降：①培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。碳源過(guò)多，特別是葡萄糖過(guò)量，或者中間補(bǔ)糖過(guò)多加上溶氧不足，致使有機(jī)酸大量積累而pH下降；②消泡劑加得過(guò)多；③生理酸性物質(zhì)的存在，銨被利用，pH下降。(糖類氧化不完全時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)酸，脂肪不完全氧化產(chǎn)生的脂肪酸、銨鹽氧化后產(chǎn)生的硫酸等

)2、pH上升：①培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。氮源過(guò)多，氨基氮釋放，使pH上升；②生理堿性物質(zhì)存在；(有機(jī)氮源、硝酸鹽、有機(jī)酸)③中間補(bǔ)料氨水活尿素等堿性物質(zhì)加入過(guò)多。三、引起發(fā)酵液pH值異常波動(dòng)的因素pH值的變化決定于所用的菌73四、發(fā)酵pH值的確定和控制（一）.發(fā)酵pH值的確定微生物發(fā)酵的最適pH值范圍一般是在5～8之間。最適pH值是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定的。將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中，定時(shí)測(cè)定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來(lái)配制培養(yǎng)基來(lái)維持。到時(shí)觀察菌體的生長(zhǎng)情況，以菌體生長(zhǎng)達(dá)到最高值的pH值為菌體生長(zhǎng)的合適pH值。用同樣的方法，可測(cè)得產(chǎn)物合成的合適pH值。同一產(chǎn)品的合適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。在確定合適發(fā)酵pH值時(shí)，不定期要考慮培養(yǎng)溫度的影響，若溫度提高或降低，合適pH值也可能發(fā)生變動(dòng)。微生物生長(zhǎng)和生物合成都有其最適和能夠耐受的pH范圍，大多數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)的最適pH范圍在6.3～7.5，霉菌和酵母生長(zhǎng)的最適pH范圍在3～6，放線菌生長(zhǎng)的最適pH范圍在7～8。四、發(fā)酵pH值的確定和控制（一）.發(fā)酵pH值的確定微生物發(fā)74（二）.pH值的控制首先考慮和試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方，使它們有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔?，使發(fā)酵過(guò)程中的pH值變化在合適的范圍內(nèi)。在發(fā)酵過(guò)程中直接補(bǔ)加酸或堿和補(bǔ)料的方式來(lái)控制；補(bǔ)充生理酸性物質(zhì)（如(NH4)2SO4）和生理堿性物質(zhì)（如NaNO3）來(lái)控制。（二）.pH值的控制首先考慮和試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方，使75氧在水中的溶解度很低，溶解氧最易成為限制因素；溶解氧的高低取決于供氧、通氣攪拌和需氧狀況的影響；采用電極測(cè)定發(fā)酵液中的溶解氧；溶解氧的變化可提示氧的供需規(guī)律及其對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的影響；第四節(jié)溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、溶解氧（DO）氧在水中的溶解度很低，溶解氧最易成為限制因素；第四節(jié)溶解76氧分壓（mmHg）100%空氣飽和水中氧分壓是159mmHg，多在醫(yī)療單位中使用；絕對(duì)濃度（mgO2/L或ppm）用化學(xué)方法來(lái)測(cè)定，主要在環(huán)保單位使用；飽和度百分?jǐn)?shù)（%）在發(fā)酵行業(yè)使用。二、溶解氧濃度單位氧分壓（mmHg）二、溶解氧濃度單位77臨界氧：滿足微生物呼吸的最低氧濃度（呼吸臨界氧）。對(duì)產(chǎn)物而言，是不影響產(chǎn)物合成所允許的最低氧濃度（合成臨界氧）；測(cè)定：先加強(qiáng)通氧，使溶解氧上升到最高值，然后中止通氣，繼續(xù)攪拌，在罐頂部空間充氮，此時(shí)用溶氧電極測(cè)定，溶解氧會(huì)迅速直線下降，當(dāng)直線斜率開(kāi)始減小時(shí)的溶解氧即呼吸臨界氧值；通過(guò)在發(fā)酵中維持不同的溶解氧，考查不同濃度對(duì)產(chǎn)物合成的影響，可求得合成臨界氧；三、臨界氧（C臨界）臨界氧：滿足微生物呼吸的最低氧濃度（呼吸臨界氧）。對(duì)產(chǎn)物而言78四、溶解氧的影響需氧發(fā)酵并不是溶氧越大越好，因?yàn)槊恳环N發(fā)酵產(chǎn)物都有具體的C臨界和最適氧濃度，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定；谷氨酸發(fā)酵，供氧不足時(shí)，谷氨酸的積累就會(huì)明顯降低，產(chǎn)生大量的琥珀酸和乳酸；天冬酰胺酶的發(fā)酵中，前期是好氣培養(yǎng)，后期需轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)（溶氧濃度下降到45%時(shí)，就從好氣培養(yǎng)轉(zhuǎn)為厭氣培養(yǎng)），可大大提高酶活；四、溶解氧的影響需氧發(fā)酵并不是溶氧越大越好，因?yàn)槊恳环N發(fā)酵產(chǎn)792、在發(fā)酵過(guò)程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：（1）培養(yǎng)基的成分和濃度（2）菌齡（3）發(fā)酵條件培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分豐富，菌體生長(zhǎng)快，耗氧量大；發(fā)酵濃度高，耗氧量大；發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)料或補(bǔ)糖，耗氧量也隨之增大對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌呼吸旺盛，耗氧量大，發(fā)酵后期菌體衰老，耗氧量降低在最適條件下發(fā)酵，耗氧量大；發(fā)酵過(guò)程中排除有毒代謝產(chǎn)物也有利于提高菌體攝氧量五、溶解氧濃度的異常變化3、在發(fā)酵過(guò)程中，在已有設(shè)備和正常發(fā)酵條件下，每個(gè)發(fā)酵過(guò)程的溶氧濃度變化都有自己的規(guī)律4、出現(xiàn)溶氧明顯降低或升高的原因：溶氧異常降低：污染好氣性雜菌；菌體代謝發(fā)生異常，需氧要求增加，使溶氧下降；中間補(bǔ)料時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)或間隔過(guò)??；某些設(shè)備或工藝控制發(fā)生故障或變化，如攪拌速度變慢，或消泡劑自動(dòng)加油器失靈或人為加得太多，都會(huì)引起溶氧下降。溶氧異常升高：菌體代謝異常，耗氧能力下降；污染厭氣性雜菌或烈性噬菌體。1、發(fā)酵過(guò)程中，溶氧濃度是由供氧和需氧兩方面決定的。2、在發(fā)酵過(guò)程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分80六、溶解氧濃度的控制1、供氧方面：

dc/dt=KLa（c*-cL）dc/dt為單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵液溶解氧濃度變化，mmol/（L·h）；KL為氧傳質(zhì)系數(shù)，m/ha為比界面面積，m2/m3c*為氧在水中的飽和濃度，mmol/LcL為發(fā)酵液中溶解氧濃度，mmol/L改善供氧，主要是設(shè)法提高氧體積傳質(zhì)系數(shù)KLa（1/h）和c*。設(shè)備各項(xiàng)工程參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備條件攪拌器類型：封閉或開(kāi)放式葉片形狀：彎葉、平葉或箭葉攪拌器直徑/罐直徑擋板數(shù)和擋板寬度攪拌器檔數(shù)和位置攪拌轉(zhuǎn)速雷諾準(zhǔn)數(shù)、kW/t、功率準(zhǔn)數(shù)、弗羅德準(zhǔn)數(shù)空氣流量每分鐘體積比（V/V/min）空氣分布器的類型和位置罐壓2、需氧方面：控制補(bǔ)料速度來(lái)控制基質(zhì)的濃度，從而達(dá)到最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長(zhǎng)速率維持在最大值，又不會(huì)使需氧大于供氧。溶解氧控制措施的比較措施作用于投資運(yùn)轉(zhuǎn)成本效果對(duì)生產(chǎn)作用攪拌轉(zhuǎn)速KLa高低高好擋板KLa中低高好空氣流量c*a低低低氣體成分c*中到低高高好罐壓c*中低中好養(yǎng)分濃度需求中低高不肯定表面活性劑KL低低變化不肯定溫度需求，c*低低變化不肯定六、溶解氧濃度的控制1、供氧方面：設(shè)備各項(xiàng)工程參數(shù)項(xiàng)目設(shè)備條81第五節(jié)菌體濃度和基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、菌體濃度對(duì)發(fā)酵的影響菌體濃度（菌濃）：?jiǎn)挝惑w積培養(yǎng)液中菌體的含量。1、菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映菌體細(xì)胞的多少，而且反映菌體細(xì)胞生理特性不完全相同的分化階段；2、菌濃的大小與菌體生長(zhǎng)速率有密切關(guān)系，比生長(zhǎng)速率大的菌體，菌濃增長(zhǎng)也迅速，反之就緩慢。生長(zhǎng)速度取決于微生物的種類和自身的遺傳特性，以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件；第五節(jié)菌體濃度和基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、菌體濃度對(duì)發(fā)823、菌濃大小對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的得率有重要影響，特別是對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)物，菌濃越大，產(chǎn)量也越大，而次級(jí)代謝產(chǎn)物也需要一定的菌濃基礎(chǔ)才可獲得大量的產(chǎn)物；4、但菌濃過(guò)高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)快，培養(yǎng)液的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生明顯的變化，溶氧濃度下降，有毒物質(zhì)的積累，就可能改變菌體的代謝途徑。3、菌濃大小對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的得率有重要影響，特別是對(duì)于初級(jí)代謝產(chǎn)83依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來(lái)控制菌濃。首先確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔?，避免產(chǎn)生過(guò)濃（或過(guò)?。┑木w量。然后通過(guò)中間補(bǔ)料來(lái)控制，如當(dāng)菌體生長(zhǎng)緩慢、菌濃太稀時(shí)，則可補(bǔ)加一部分磷酸鹽，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高菌濃；但補(bǔ)加過(guò)多，則會(huì)使菌體過(guò)分生長(zhǎng)，超過(guò)臨界濃度，對(duì)產(chǎn)物合成產(chǎn)生抑制作用。利用菌體代謝產(chǎn)生的CO2量來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程的補(bǔ)糖量，以控制菌體的生長(zhǎng)和濃度。二、菌體濃度的控制依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來(lái)控制菌濃。首先確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中有個(gè)84三、基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及控制（一）.碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的碳源緩慢利用的碳源葡萄糖、蔗糖等迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分解產(chǎn)物，有利于菌體生長(zhǎng)，但有的分解代謝產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用；多數(shù)為聚合物，淀粉等為菌體緩慢利用，有利于延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于延長(zhǎng)抗生素的分泌期，也有許多微生物藥物的發(fā)酵所采用。在工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基中常采用含迅速和緩慢利用的混合碳源。三、基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及控制（一）.碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅85（二）.氮源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的氮源緩慢利用的氮源氨基（或銨）態(tài)氮的氨基酸（或硫酸銨等）、玉米漿容易被菌體利用，促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，但對(duì)某些代謝產(chǎn)物的合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進(jìn)菌體生長(zhǎng)和養(yǎng)分過(guò)早耗盡，以致菌體過(guò)早衰老而自溶，縮短產(chǎn)物的分泌期。發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，另外通過(guò)在發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)加氮源來(lái)控制濃度。補(bǔ)加有機(jī)氮源，如酵母汁、玉米漿、尿素補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源，如氨水或硫酸銨（二）.氮源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的氮源氨基（或銨）態(tài)86（三）.磷酸鹽對(duì)發(fā)酵的影響及控制磷是微生物菌體生長(zhǎng)繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。微生物生長(zhǎng)良好所允許的磷酸鹽濃度為0.32～300mmol/L，次級(jí)代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為1.0mmol/L.磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)臐舛?。（三?磷酸鹽對(duì)發(fā)酵的影響及控制磷是微生物菌體生長(zhǎng)繁殖所必87第六節(jié)泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其控制一、泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的影響在大多數(shù)微生物發(fā)酵過(guò)程中，通氣、攪拌以及代謝氣體的逸出，再加上培養(yǎng)基中糖、蛋白質(zhì)、代謝物等表面活性劑的存在，培養(yǎng)液中就形成了泡沫。泡沫的多少與