搖瓶和發(fā)酵罐培養(yǎng)

搖瓶和發(fā)酵罐培養(yǎng)第一頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo在發(fā)酵工業(yè)研究中，廣泛采用搖瓶試驗進行發(fā)酵條件的初步探索，為罐發(fā)酵提供參考數(shù)據(jù)。但搖瓶或小發(fā)酵罐的試驗條件轉(zhuǎn)移到大發(fā)酵罐時，它們所得產(chǎn)物的產(chǎn)量往往不完全一致。所以，如何盡量縮小它們之間結(jié)果的差異，保證搖瓶培養(yǎng)為罐發(fā)酵提供可靠的試驗數(shù)據(jù)，就顯得十分重要。第二頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo

一、搖瓶實驗二、搖瓶與發(fā)酵罐培養(yǎng)的差異三、搖瓶放大培養(yǎng)的結(jié)果

四、消除差異的方法主要內(nèi)容第三頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo一、搖瓶實驗1、搖瓶培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng)是在菌種的篩選培養(yǎng)階段（中試），中試生產(chǎn)的目的是確定菌種培養(yǎng)的最佳操作條件，以便于轉(zhuǎn)移到大發(fā)酵罐進行生產(chǎn)。第四頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo在錐形瓶中裝入一定量的培養(yǎng)基配上瓶塞，經(jīng)滅菌后接種，在搖瓶上進行恒溫振蕩培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中分析測定培養(yǎng)液中的有關(guān)參數(shù)和產(chǎn)物得量。第五頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo2、搖瓶培養(yǎng)的應(yīng)用搖瓶試驗可以在有限的空間、時間和一定量的人力的條件下，短期內(nèi)獲得大量的數(shù)據(jù)，所以在實驗室研究中被廣泛采用。

第六頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo搖瓶試驗結(jié)果提供了生產(chǎn)菌株的基本信息和發(fā)酵工藝數(shù)據(jù)，經(jīng)過中試放大后用于工廠發(fā)酵罐生產(chǎn)。搖瓶和發(fā)酵罐培養(yǎng)之間出現(xiàn)差異的原因本質(zhì)上是由這兩種試驗規(guī)模變化所引起的。第七頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo體積氧傳遞系數(shù)（KLa）和溶解氧的差異1CO2濃度的差異2菌絲受機械損傷的差異3二、搖瓶和發(fā)酵罐培養(yǎng)的差異第八頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo1體積氧傳遞系數(shù)（KLa）和溶解氧的差異通氣狀況：搖瓶培養(yǎng)：瓶塞對氧傳遞的阻力、表面通氣狀況與周圍環(huán)境有關(guān)發(fā)酵罐培養(yǎng)：鼓泡通氣Kd值：溶氧系數(shù)Kd在搖瓶發(fā)酵和發(fā)酵罐中的差異很大第九頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo-搖瓶的Kd值第十頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo發(fā)酵罐的Kd值發(fā)酵罐的溶解氧都大于搖瓶第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo2CO2濃度的差異CO2是微生物的代謝產(chǎn)物，同時它往往也是合成所需的一種基質(zhì)，溶解在發(fā)酵液中的CO2對微生物發(fā)酵有抑制或刺激作用。

大多數(shù)微生物適應(yīng)低CO2濃度（0.02~0.04%體積分數(shù)）。當排出的CO2濃度高于4%時，碳水化合物的代謝及呼吸速度下降，影響菌體生長、形態(tài)及產(chǎn)物合成。第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo搖瓶——常壓狀態(tài)發(fā)酵罐——正壓狀態(tài)CO2在水中的溶解度隨外界壓力的增大而增加。所以罐中培養(yǎng)液的CO2濃度明顯大于搖瓶。第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo3菌絲受機械損傷的差異搖瓶培養(yǎng)：菌體只受液體的沖擊或沿著瓶壁滑動影響——機械損傷很輕發(fā)酵罐培養(yǎng)：受攪拌葉的剪切力、攪拌時間的長短等——機械損傷程度遠遠大于搖瓶培養(yǎng)

第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogourTxt

菌體內(nèi)核酸類物質(zhì)的漏出率與攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌持續(xù)時間、攪拌葉的葉尖線速度、培養(yǎng)液單位體積吸收的功率以及體積氧傳遞系數(shù)(KLa)等成正比關(guān)系，也就是說，這些發(fā)酵參數(shù)的數(shù)量增加，其漏出率也增加，菌體受損傷的程度也增加。雖然搖瓶發(fā)酵也有低分子核酸類物質(zhì)漏出，其漏出量遠遠低于罐的。攪拌增加菌體受損傷的程度第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo三、搖瓶放大培養(yǎng)的結(jié)果①溶氧敏感，罐中生產(chǎn)能力可能高于搖瓶②機械損傷敏感，罐中的生產(chǎn)能力低于搖瓶③溶氧和機械損傷都敏感，其結(jié)果隨發(fā)酵罐中的特性而定第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo四、消除差異的方法消除搖瓶與發(fā)酵罐培養(yǎng)這兩種規(guī)模結(jié)果的差異，使搖瓶發(fā)酵結(jié)果能反映罐上的結(jié)果，是一個很重要的問題。第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo1增加搖瓶機的轉(zhuǎn)速，提高搖瓶的Kd值和溶氧水平2減少培養(yǎng)基的裝量，要注意水分蒸發(fā)所引起的誤差3直接向搖瓶中通入無菌空氣或氧氣等措施4可在搖瓶中加入玻璃珠來模擬發(fā)酵罐的機械攪拌來研究因攪拌引起的差異從下面四個方面模擬罐上發(fā)酵的條件第十八頁，共二十頁，2022年，8月28日CompanyLogo①在搖瓶中附加擋板也可模擬罐發(fā)酵時菌絲體的損傷。②為減少罐發(fā)酵對菌絲的損傷，可采用剪切力較小的螺旋漿式攪拌或園盤箭葉蝸輪