06生物工艺学第六章发酵过程原理.pdf

国家十一五规划教材 《生物工艺学》 （邱树毅主编）配套课件 目　　录 • 第一章　绪论 • 第二章　工业微生物菌种选育、制备与保藏 • 第三章　工业培养基及其设计 • 第四章　生物工艺过程中的无菌技术 • 第五章　生物反应动力学 • 第六 发酵过程原理 • 第七 生物反应器及生物工艺过程的放大 • 第八 生物反应过程参数检测与控制 • 第九 生物产品分离及纯化技术 • 第十 生物产品工艺学及应用 共79页 第2页 目录 第六 发酵过程原理 • 6.1 发酵方式 ◊ 6.1.1 分批发酵 ◊ 6.1.2 连续发酵 ◊ 6.1.3 分批补料发酵 ◊ 6.1.4 细胞的高密度发酵 • 6.2 发酵过程的影响因素 ◊ 6.2.1 种子质量 ◊ 6.2.2 培养基 ◊ 6.2.3 灭菌情况 ◊ 6.2.4 温度 ◊ 6.2.5 pH ◊ 6.2.6 氧的供给 ◊ 6.2.7 二氧化碳和呼吸商 ◊ 6.2.8 基质浓度、补料对发酵的影响 ◊ 6.2.9 泡沫的形成及其对发酵的影响 • 6.3 杂菌及噬菌体感染 ◊ 6.3.1 杂菌感染对发酵的影响及其防治 ◊ 6.3.2 噬菌体感染对发酵的影响及其防治 • 6.4 发酵终点的判断 共79页 第3页 目录 • 6.1 发酵方式 根据微生物对氧的需求不同： 好氧发酵、厌氧发酵、兼性好氧发酵 根据所使用的培养基的形态不同： 固态发酵、液态发酵、半固态发酵 按培养基的装载方式不同 ： 浅层发酵、深层发酵 在深层液态发酵过程中，根据操作方式的不同： 分批发酵、连续发酵、分批补料发酵 共79页 第4页 目录 • 6.1.1 分批发酵 1. 定义：分批发酵又称间歇发酵(培养)，是指将一定量的培 养基一次性地加入发酵罐中，接种后发酵一段时间，一次性地 排出发酵成熟液的培养方式 2.3. 特点：分类： ① 根据菌体浓度随发酵时间的变化情况，分批发酵中微生物(1)在发酵过程中，菌体各个生长阶段的生理、代谢特征 的生长过程可分为延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期四个明显； 阶段。 (2)每一次发酵需进行反复的清洗、灭菌等操作，增大了 ②发酵的非生产时间，降低设备利用率及发酵效率；根据代谢途径的种类可将代谢产物分为初级代谢产物和次 级代谢产物 。 (3)每次均存在一个微生物的生长适应、增殖过程，增大 了对底物的消耗，使底物利用率低； (4)培养基中的底物浓度较高，具有较高的渗透压，不利 于微生物的生长等。 共79页 第5页 目录 4. 初级代谢产物： 初级代谢产物常是微生物分解基质途径中的直接产物，与微生物的生 长、繁殖关系密切，其对生命存在的意义重大，如氨基酸、核酸、维生素等 小分子物质。分批发酵过程中的菌体、基质和初级代谢产物三者浓度变化的 过程特征是：菌体进入发酵罐后就开始生长、繁殖，直到达到一定的菌浓度。 其生长过程显示延滞期、对数期、静止期和衰亡期等特征；基质浓度随发酵 时间的延长而降低，被用于菌体的生长繁殖及初级代谢产物的形成；产物的 形成中没有明显的形成期，产物的形成与菌体的生长呈平行关系，产物生产 速率与菌体的生长速率成正比关系。