华东理工大学：《发酵工程 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 发酵过程的代谢控制（7.1-7.2）发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次、发酵过程的中间分析

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发冠的代萧制」 第七章发酵过程的代谢控制 发酵过程控制是发酵的重要部分 控制难点:过程的不确定性和参数的非线性 同样的菌种,同样的培养基在不同工厂,不同批次 会得到不同的结果,可见发酵过程的影响因素是复 杂的,比如设备的差别、水的差别、培养基灭菌的 差别,菌种保藏时间的长短,发酵过程的细微差别 都会引起微生物代谢的不同。了解和掌握分析发酵 过程的一般方法对于控制代谢是十分必要的 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第七章 发酵过程的代谢控制 发酵过程控制是发酵的重要部分 控制难点：过程的不确定性和参数的非线性 同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同批次 会得到不同的结果，可见发酵过程的影响因素是复 杂的，比如设备的差别、水的差别、培养基灭菌的 差别，菌种保藏时间的长短，发酵过程的细微差别 都会引起微生物代谢的不同。了解和掌握分析发酵 过程的一般方法对于控制代谢是十分必要的 发酵过程的代谢控制

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 第一节发酵过程工艺控制的 目的、研究的方法和层次 发酵过程的种类 分批培养 补料分批培养 半连续培养 连续培养 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第一节 发酵过程工艺控制的 目的、研究的方法和层次 一 发酵过程的种类 分批培养 补料分批培养 半连续培养 连续培养 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 1、分批发酵 简单的过程,培养基中接入菌种以后, 没有物料的加入和取出,除了空气的 通入和排气。整个过程中菌的浓度、 营养成分的浓度和产物浓度等参数都 随时间变化。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 1、 分批发酵 简单的过程，培养基中接入菌种以后， 没有物料的加入和取出，除了空气的 通入和排气。整个过程中菌的浓度、 营养成分的浓度和产物浓度等参数都 随时间变化。 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 分批培养中微生物的生长 Stationary phase Exponential (log) Death phase phase E28 Lag phase Time 迟滞期对数生长期 稳定期 死亡期 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 分批培养中微生物的生长 迟滞期 对数生长期 稳 定 期 死亡期 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺擅制的目的、研宽的方 微生物生长分为:迟滞期、对数生长期、 稳定期和死亡期 在迟滞期,菌体没有分裂只有生长,因 为当菌种接种入一个新的环境,细胞内 的核酸、酶等稀释,这时细胞不能分裂 当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到 定程度,细胞开始分裂,这时细胞生长很 快,比生长速率几近常数。这个时期称为对 数生长期 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 微生物生长分为：迟滞期、对数生长期、 稳定期和死亡期 在迟滞期，菌体没有分裂只有生长，因 为当菌种接种入一个新的环境，细胞内 的核酸、酶等稀释，这时细胞不能分裂。 当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到 一定程度，细胞开始分裂，这时细胞生长很 快，比生长速率几近常数。这个时期称为对 数生长期 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 随着细胞生长,培养液中的营养物减少 废物积累,导致细胞生长速率下降,进入 减速期和稳定期。最后当细胞死亡速率大 于生成速率,进入死亡期 对于初级代谢产物,在对数生长期初期就 开始合成并积累,而次级代谢产物则在对 数生长期后期和稳定期大量合成。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 随着细胞生长，培养液中的营养物减少， 废物积累，导致细胞生长速率下降，进入 减速期和稳定期。最后当细胞死亡速率大 于生成速率，进入死亡期 对于初级代谢产物，在对数生长期初期就 开始合成并积累，而次级代谢产物则在对 数生长期后期和稳定期大量合成。 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺擅制的目的、研宽的方 分批培养的优缺点 优点操作简单,周期短,染菌机会少,生产 过程和产品质量容易掌握 缺点产率低,不适于测定动力学数据 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 分批培养的优缺点 优点 操作简单，周期短，染菌机会少，生产 过程和产品质量容易掌握 缺点 产率低，不适于测定动力学数据 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 2、补料分批培养 在分批培养过程中补入新鲜的料液,以克 服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点 在此过程中只有料液的加入没有料液的取 出,所以发酵结束时发酵液体积比发酵开 始时有所增加。在工厂的实际生产中采用 这种方法很多。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 2、补料分批培养 在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克 服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。 在此过程中只有料液的加入没有料液的取 出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开 始时有所增加。在工厂的实际生产中采用 这种方法很多。 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次

发冠程的代谢制 令发酵过程工艺制的目的、研宽的方 补料分批培养的优缺点 优点在这样一种系统中可以维持低的基质浓 度,避免快速利用碳源的阻遏效应;可以通过补 料控制达到最佳的生长和产物合成条件;还可以 利用计算机控制合理的补料速率,稳定最佳生产 工艺。 缺点由于没有物料取出,产物的积累最终导致 比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染 菌机会 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc

http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 补料分批培养的优缺点 优点 在这样一种系统中可以维持低的基质浓 度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补 料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以 利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产 工艺。 缺点 由于没有物料取出，产物的积累最终导致 比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染 菌机会 发酵过程的代谢控制 ❖发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次