天津商业大学：《生物工艺学》课程PPT教学课件（上）第六章 生物工艺的控制 6.3 泡沫对发酵的影响及控制 6.4 发酵染菌的防治及处理 6.5 发酵终点的判断 6.6 发酵过程参数监测的研究概况

6.2.7 二氧化碳对发酵的影响 及其控制

6.2.7 二氧化碳对发酵的影响 及其控制

（1） 二氧化碳对发酵的影响 CO2是微生物的代谢产物，同时也是某些合成代谢 的一种基质，它是细胞代谢的重要指标。 CO2的抑制作用 影响菌体生长、形态及产物合成 高浓度的CO2会影响产黄青霉的菌丝形态。 大多数微生物适应低CO2浓度（0.02~0.04%体积分 数）。当尾气CO2浓度高于4%时微生物的糖代谢与呼吸 速率下降

（1） 二氧化碳对发酵的影响 CO2是微生物的代谢产物，同时也是某些合成代谢 的一种基质，它是细胞代谢的重要指标。 CO2的抑制作用 影响菌体生长、形态及产物合成 高浓度的CO2会影响产黄青霉的菌丝形态。 大多数微生物适应低CO2浓度（0.02~0.04%体积分 数）。当尾气CO2浓度高于4%时微生物的糖代谢与呼吸 速率下降

20 L一精氢酸 30 15 L一组氨酸 20 10 10 8 0 0.05 0.10 0.15 0.20 C0,分压 二氧化碳对氨基酸产粉积赛的影响

100 10 6 50 40 20 10 2030 4060 60 7080 90 发酵时间) 空气中含有1%CO2对紫苏篝素发酵的影狗 一-C○2/空气混合；一对照；·紫苏骛素；△碳水化合物；菌体量（湿体积）

CO2对细胞的作用机制： CO2 ——主要作用在细胞膜的脂肪酸核心部位 ——影响磷脂的亲水头部带电荷的表面及细 胞膜表面上的蛋白质 − HCO3 当细胞膜的脂质相中CO2浓度达到一临界 值时，膜的流动性及表面电荷密度发生变化。 这将导致膜对许多基质的运输受阻，影响了细 胞膜的运输效率，使细胞处于“麻醉”状态， 生长受抑制，形态发生变化。 − HCO3

CO2对细胞的作用机制： CO2 ——主要作用在细胞膜的脂肪酸核心部位 ——影响磷脂的亲水头部带电荷的表面及细 胞膜表面上的蛋白质 − HCO3 当细胞膜的脂质相中CO2浓度达到一临界 值时，膜的流动性及表面电荷密度发生变化。 这将导致膜对许多基质的运输受阻，影响了细 胞膜的运输效率，使细胞处于“麻醉”状态， 生长受抑制，形态发生变化。 − HCO3

（2） 呼吸商与发酵的关系 呼吸商： OUR CER O CO RQ = = 消耗速率 产生速率 2 2 RQ值可以反映菌体的代谢情况，例如酵母培养过程： RQ=1 糖代谢走有氧分解代谢途径，仅供生长、无产物形成； RQ>1.1 走EMP途径，生成乙醇； RQ=0.93 生成柠檬酸； RQ<0.7 生成的乙醇被当作基质再利用

（2） 呼吸商与发酵的关系 呼吸商： OUR CER O CO RQ = = 消耗速率 产生速率 2 2 RQ值可以反映菌体的代谢情况，例如酵母培养过程： RQ=1 糖代谢走有氧分解代谢途径，仅供生长、无产物形成； RQ>1.1 走EMP途径，生成乙醇； RQ=0.93 生成柠檬酸； RQ<0.7 生成的乙醇被当作基质再利用

★ 菌体在利用不同基质时，其RQ值也不 同； ★ 在抗生素发酵中在生长、维持和产物 形成阶段的RQ值也不一样

★ 菌体在利用不同基质时，其RQ值也不 同； ★ 在抗生素发酵中在生长、维持和产物 形成阶段的RQ值也不一样

（3） 二氧化碳浓度的控制 发酵液中CO2浓度受到许多因素的影响， 如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、 通气搅拌程度、罐压大小和设备规模等。值 得注意的是，罐内的CO2分压是液体深度的 函数。 CO2浓度的控制：根据其对发酵的促进或 抑制作用，通过调节通气量和搅拌速率，提 高或降低其浓度

（3） 二氧化碳浓度的控制 发酵液中CO2浓度受到许多因素的影响， 如细胞的呼吸强度、发酵液的流变学特性、 通气搅拌程度、罐压大小和设备规模等。值 得注意的是，罐内的CO2分压是液体深度的 函数。 CO2浓度的控制：根据其对发酵的促进或 抑制作用，通过调节通气量和搅拌速率，提 高或降低其浓度

6.2.8 加糖、补料对发酵的影响 及其控制

6.2.8 加糖、补料对发酵的影响 及其控制

分批发酵常因配方中的糖量过多造成细胞生 长过旺，供氧不足。解决这个问题可在发酵过程 中加糖和补料。补料的作用是及时供给菌合成产 物的需要。通过补料控制可解除抑制：基质过浓 的抑制、产物的反馈抑制以及Ｇ分解代谢物的抑 制。从而调节菌体的呼吸，以免培养过程受氧的 限制。P185

分批发酵常因配方中的糖量过多造成细胞生 长过旺，供氧不足。解决这个问题可在发酵过程 中加糖和补料。补料的作用是及时供给菌合成产 物的需要。通过补料控制可解除抑制：基质过浓 的抑制、产物的反馈抑制以及Ｇ分解代谢物的抑 制。从而调节菌体的呼吸，以免培养过程受氧的 限制。P185