4发酵过程探究.ppt

Factors affecting antifoam requirements - Medium and cells The characteristics of the fermentation medium and the nature play an important role in determining foam formation. Media rich in proteins will tend to foam more readily than simple media. For example, the use of whey powder and corn steep liquor, two common nitrogen sources will contribute significantly to rate of foam formation and the antifoam requirement. Many cells also produce detergent-like molecules. These molecules can be nucleic acids and proteins released upon the death of the cells or proteins and lipid compounds produced during the growth of the cells. 在发酵过程中，培养液的性质随微生物的代谢活动而不断变化，影响了泡沫的消长，图指出了霉菌发酵过程中的液体表面性质与泡沫寿命的关系。由此可见，发酵初期泡沫的高稳定性与高的表观粘度和低表面张力有关。随着霉菌产生的蛋白酶／淀粉酶的增多及其对碳、氮源的利用，造成泡沫稳定的蛋白质分解，培养液粘度降低，促进表面张力提高，泡沫减少。另外，菌体也有稳定泡沫的作用。在发酵后期菌体自溶，可溶性蛋白质浓度增加，又促使泡沫上升。 在谷氨酸发酵过程中的某阶段，生产菌的摄氧率和基质消耗速率之间存在着线性关系。根据这种关系，补料的联机控制可通过摄氧率来执行。可将补科速率控制在与基质消耗速率相等的状态。测出分批加糖过程中排气中氧浓度，计算摄氧率(OUR)，其与糖耗速率(QsX)，之间的线性关系式如下： 利用K值和摄氧率可间接估算糖耗。从理论上按反应式(10．19)计算可得K值似应为1．5。根据摄氧率与糖耗速率之间的线性关系制定的加糖模型在加糖时发现，最佳K值应为1．75。在30L发酵罐中进行了计算机控制系统与常规分批加糖方法的比较研究；其结果见表10-8。实验证明，以估算糖耗为基础的连续加糖法可缩短发酵周期，而且最终谷氨酸浓度和转化率比分批加糖法高。 微生物的发酵是在一定条件下进行的，其内在代谢变化规律是通过各种检测装置测出的参数反应出来的。这样就可在严格监视下进行发酵，使产物的产量达到理想的程度。与微生物发酵有关的参数，可分为物理、化学和生物三类。这里介绍各个参数的意义及作用。 化学、生物参数 杀念珠菌素发酵中葡萄糖、DNA、抗生素产量的代谢变化 A：DNA；B：葡萄糖；C：杀念珠菌素产量 低基质浓度的优点：1)可以除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致于加剧供氧的矛盾。2)避免培养基积累有毒代谢物。 生物热随菌株培养基成分和发酵时期的不同而不同。一般，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他时间的生物热。 此外，温度还合影响生物合成的方向。 (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； (3)pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解；从而影响微生物对这些物质的利用； 过量的氧会产生大量的TCA中间体；而当氧受到限制时，则由于只有少量的葡萄糖经由TCA循环而氧化，使更多的中间体用于苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸的生物合成。因此，某种程度的代谢干扰产生更多的用于丙酮酸衍生的氨基酸合成 （3）底物、代谢产物和细胞质成分的定义为： 底物是一种存在于初始非生物相或者摄入物中起作用的可交换的化合物 代谢产物是一种作为代谢物产生于某代谢途径进入非生物相的化合物 细胞质成分是一种细胞利用底物产生的不可交换的化合物 研究表明在膜上可能存在三种不同的运输机制： (1)自由扩散 (2)协助扩散 (3)主动运输 前两种机制是沿着浓度梯度进行运输，是被动的过程，在运输过程中不需要提供外部能量。而主动过程逆着浓度梯度进行运输，需要输入一定的吉布斯自由能。 微生物体内不同底物和代谢产物的扩散过程 分