红霉素发酵工艺控制及操作ppt课件

1、吉卜赛人红霉素发酵过程的联合特罗尔和操作，讲师： king电话：1， 1 .概述.温度的影响及其控制特罗尔. pH的影响和控制特罗尔.溶解氧的影响和控制特罗尔.泡沫的影响和控制特罗尔.红色糖多胞菌发酵现场的操作要点.红色糖多胞菌各个周期阶段形态发酵过程的控制特罗尔是发酵的重要部分控制难点：工艺的不确定性和参数的非线性发酵过程程度的影响因素很复杂，如设备差异、水差异、培养基灭菌差异、菌种保存时间长短、发酵过程细微差异都会引起微生物代谢的差异。 了解和掌握分析发酵过程的常用方法是优化发酵所必需的，一、发酵过程方式、二、发酵过程代谢残奥仪、三、一、发酵过程方式、分批培养辅料

2、分批培养半连续培养连续培养、四、分批培养中微生物生长规律、延迟、对数生长期， 作为稳定期的对数生长期：细胞球内与细胞分裂有关的物质浓度达到一定程度，细胞球开始分裂，那时细胞球生长快，对一次代谢产物从对数生长期初期开始合成和积累，随着稳定期：细胞球的生长，培养液中的营养物减少，废弃物积蓄，细胞的生长速度降低， 减速期死亡期：最后进入细胞球，7，1，分批发酵(间隙发酵)最简单的发酵过程、培养基灭菌后，投入菌种进行发酵，除空气流通与排气外，没有材料的投入与取出。 全过程中细菌浓度、营养成分浓度、产物浓度等残奥表随时间变化。 分批培养的优缺点：操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程容易把握缺点：生产率

3、低，8、2，做辅料分批培养，在分批培养过程中补充新鲜的材料液，克服营养不足发酵快结束的缺点。 在这个过程中，只添加材料液就没有材料液的提取，工厂的实际生产中多采用这种方法。 辅助材料分批培养的优缺点：通过片控制，可以实现最佳的生长和产物合成条件，所述片控制在所述系统中保持低的底物浓度，并且可以避免快速地利用碳源的抑制效果。 缺点：由于没有取出材料，生成物的积蓄最终导致生产速度降低，增加了染菌机会，9、3，进行半连续培养，根据辅料分批培养间歇地抽出(带放)一部分发酵液，这称为半连续培养。 半连续培养的优缺点：对一些发酵液进行抽样，再补充一些材料液，稀释代谢有害物，这有利于产物的合成，提高了总生产

4、率。 缺陷：代谢产生的前驱物被稀释，提取的总体积增大，连续培养10，4，发酵过程中补充新鲜材料液的同时释放等量发酵液，使发酵槽内的体积保持一定。 达到稳定态后，全过程细菌浓度、产物浓度、基质浓度保持一定。 连续培养的优缺点：控制稀释速度可以优化发酵过程。 发酵周期长，产量高。 缺点：菌种不稳定，长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。 长时间补充染菌的机会大大增加。11、2、发酵过程代谢残奥仪、发酵过程分析是生产调控的目的，显示了发酵过程微生物的主要代谢变化。 微生物个体极微小，肉眼看不见，但要了解其代谢状况，只能通过分析几个残奥仪来判断。代谢残奥仪根据性质不同，有物理残奥仪：温度、转速、压力、

5、空气产水量、黏性系数等化学残奥仪：基质浓度(包括糖、氮、磷)、溶解氧、pH、生成物浓度等生物残奥仪：菌丝形态、菌浓度、呼吸强度(2)压力(Pa )为发酵过程氧和CO2的油箱压力一般控制在0.02MPa0.06MPa。 13、(4)空气产水量(m3空气/(m3发酵液min ) )每单位时间的使空气通过单位体积的发酵液的体积，一般控制为10005400(m3空气/(m3发酵液hr) (5)黏性系数(ppm )，(3)搅拌速度(r/min )搅拌器在发酵中的转速。 其大小影响氧在发酵过程中的传递速度。14，2 .化学残奥仪(1)pH (酸盐基度)发酵过程的重要残奥仪之一，与菌体生长及产物合成密切相关

6、。 包括起始pH、发酵中的pH。 (2)基质浓度(g/L )发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度对菌体的生长和代谢合成有重要影响，是调控产物代谢的重要手段。 (3)溶解氧浓度(饱和度，)溶解氧是好氧发酵的必要条件，通常用饱和百分度表示。 15，3 .生物残奥仪(1)菌丝形态是测定种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程代谢变化、决定发酵周期的依据之一。 (2)菌体浓度是调节微生物发酵的重要残奥之一。 在生产上，多根据菌体浓度决定补充量和氧供应量，保证生产达到预期水平。 16、生物发酵过程中的重要测量控制点和影响、一、温度对微生物生长的影响二、氧对微生物生长的影响三、pH值对微生物生长的影响17、

7、(一)微生物生长的三个温度基点，从微生物总体来看，生长的温度范围一般为-10 100极端下限。 极端的上限是105300，但对于特定的微生物，只能在一定的温度范围内生长。 在此范围内，各微生物具有自各儿生长温度的三个基点，即最低、最佳、最高的生长温度，处于最佳生长温度时，生长速度最快，世代最短。 超过最低生长温度的话，微生物不能生长，温度过低也会领便当。 超过最高生长温度的话，微生物不能生长，温度过高也有可能领便当。 (18 )、18、(2)微生物的生长温度类型，根据微生物的最佳生长温度，能够将微生物分类为低温型微生物(好冷微生物)中温型微生物(好温微生物)高温型微生物(好热微生物)、19、2

8、0、温度对微生物生长三种类型的微生物受到高温的伤害而比低温的伤害大，即超过最高温度，微生物立即领便当最低温度这就是菌种保藏的原理，21、不同的大姨妈生化过程的最适温度、微生物的不同的大姨妈活动要求不同的温度，因此最佳生长温度发酵速度快，常积累代谢产物.菌名生长温度发酵温度累积产物温度链球菌3440产细胞球： 2530产乳酸： 30红色糖孢霉素34 3035_青霉302520，22，1，影响发酵温度的因素，发酵液的温度变化受生物热、搅拌热、蒸发热、辐射热和显热23，(1)生物热、搅拌热、生物热：菌在生长繁殖过程中发生培养基越丰富，原来如此、生物热越大，细胞球数越多，生物热越大。呼吸强度越高，生物

9、热越大。 搅拌热：搅拌机旋转产生的液体间和液体与设备间的摩擦产生的热，24、(2)蒸发热、显热、辐射热、蒸发热：空气进入发酵槽，与醅液充分混合引起水分蒸发所需的热能为显热：水分蒸发， 吸气和排气瓦斯气体排出由于温度差而带走的热能的一部分是辐射热：由于发酵槽外壁和大气的温度差，发酵槽内的热能的一部分通过罐体辐射到大气上，热能是25，2 .温度的控制在生产中，温度的控制特罗尔用冷却水通过发酵槽的蛇管或茄克衫，热、26、二、氧对微生物生长的影响、微生物对氧的需求和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物和氧的关系，将它们分为几个种类群：专一性好氧菌：好氧菌：兼性厌氧菌厌氧菌(专一性)厌氧菌： 分子氧

10、必须在一定条件下生长，有完整的呼吸链，以分子氧为最终的氢接纳体，细胞球含有超氧化物歧化酶(SOD )和过氧化氢酶(CAT )。 微好氧菌(microaerophilic bacteria )只在低氧分压下正常生长，通过呼吸链，有以氧为最终氢接纳体的生产能力。 兼性好氧菌可在氧或无氧条件下生长，但有氧则更好地生长，有氧则包含呼吸能力，无氧时发酵或无氧呼吸能力细胞球包含SOD和过氧化氢酶(CAT )。 28、耐氧化菌(aerotolerant anaerobe )是在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。 生活不需要氧气，分子氧气也没有被它毒害。 没有呼吸链，通过专一性发酵得到能量。 细胞球内存在SO

11、D和过氧化酶，但过氧化氢酶不足。 厌氧菌(anaerobe )、分子氧对其有毒，即使短期接触空气，也能抑制其生长，在含有10%领便当空气或co2的空气中，不能在固体培养基表面生长，只能在其深层无氧或低氧化还原电势的环境下生长的生命活动所需要的能量是发酵、无氧呼吸、 由循环光合成磷酸化或甲烷发酵提供的细胞球内缺乏SOD和细胞色素氧化酶，大多过氧化氢酶不足。 29、溶解氧及其控制一、溶解氧(dissolved oxygen，DO )对发酵的影响溶解氧适量，大小与生成物的生合成路线有关。 (1)最佳氧浓度(optimal oxygen concentration ) :菌体生长或生成物合成最佳浓度范

12、围。 (2)临界氧浓度(criticalvalueofdissolvedoxygenconcentration ) :满足微生物呼吸的最低氧浓度(赤藓红发酵临界do值为20 )。 30、溶解氧是好氧发酵控制的重要残奥表之一，氧的溶解度小，氧的溶解度仅为6.4mg /L，溶解氧的大小对菌的生长和生成物的性质和产量有不同影响，如谷氨酸发酵后，通气不足会大量蓄积乳酸和琥珀酸，微生物和同一微生物例如，天氡淀粉酶发酵前期为好氧培养，后期为厌氧培养，酶催化剂产生能力大幅度提高。 31、(3)溶解氧的浓浓浓浓浓浓特罗尔可从氧供给和好氧两方面开始，其中氧供给主要：好氧性：需氧量与菌体浓度、基质浓度和种类、培养

13、条件有关。 氧气供给面：生产中经常采用增大通气速度、提高搅拌转速、适当增加罐压，32、*不同体积的罐设定罐压的要求是，发酵槽的液面以上的部分在运转中泄漏(例如轴封部分)外部的未被除菌的空气向发酵槽但是，压力不能保持得太高。 不这样做的话会影响空气的产水量，摇滾乐二氧化碳的排出。 发酵槽越大，保持的压力越低。 在小型罐中，保持0.5Kg/cm2的压力。 小型发酵槽的内部液面以上的空间小，压力的缓冲容量也小，突发事件时(例如突然地空气停止时)，马上失去正压状态，染菌的概率高。 因此，要将小型发酵槽的罐内压力保持得稍高，增加缓冲量。 33、厌氧菌的氧毒反应历程SOD说：严格厌氧微生物不是被瓦斯气体氧

14、杀死，而是因为不能解除一部分氧代谢产物的毒性而死亡。 氧还原成水的过程中，可以形成有毒的中间产物，特别是过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)等超氧阴离子自由基。 好氧微生物包括分解这些个产物的酶催化剂，如过氧化氢酶、过氧化酶、超氧化物歧化酶等，因严格厌氧菌缺乏的SOD，被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害领便当。34、3、pH值与微生物生长的相互影响，(一)影响环境pH值对微生物生长的影响，影响膜表面电荷的性质和膜的渗透性，进而影响物质的吸收能力。 改变促进酶活力、酶促反应的速度和代谢途径，如酵母菌以pH4.5-5产生乙醇，pH6.5以上产生甘油、酸。 环境pH值不仅影响培养基中营养

15、物质的络离子化程度，还影响营养物质的吸收和有毒物质的毒性。 35、不同微生物对pH值的要求不同，微生物的生长pH值范围极广，但大多居住在pH值pH5.09.0之间。 微生物生长的pH3基点：各微生物具有其生长的最低、最佳、最高ph值。 微生物不同，最佳生长的pH值也不同。 根据适合微生物生长的pH值，将微生物分为嗜盐化学基微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多放线菌耐盐化学基微生物：多链霉菌中性微生物：大多数细菌，部分真菌嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌，冰乙酸杆菌，36， 不同微生物的生长pH值范围微生物pH值最低的最佳最高Thiobacillus thiooxidans硫氧化物菌0.5.03.56.0 lactobacillus acidophilus嗜酸乳杆菌4.04.6.86.6.8 rhizon chroococcum圆褐氮的固定4.5 7.47.6 9.0 Nitrosomonas sp .硝化单细胞菌7.0 7.88.6 9.4 Acetobacter aceti醋化醋杆菌4.04.5 us金黄色葡萄球菌4.27.07.59.3 chlorobium limi 水生栖热菌6.07.57.89.5黑曲菌1.55.06。 0 10.0一般酵母菌3.0