《發(fā)酵工程課件》ppt課件

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1、微生物發(fā)酵工程5微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基微生物發(fā)酵的類型和方式培養(yǎng)基選擇和配制的原則培養(yǎng)基的設(shè)計淀粉水解糖的制備基因工程菌的不穩(wěn)定性及對策5微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基25微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基一．發(fā)酵類型：發(fā)酵類型是為了描述菌體生長，碳源利用與代謝產(chǎn)物形成速率變化，以及它們相互間動力學(xué)關(guān)系而確定的。5.1微生物發(fā)酵的類型和方式35微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基1．動力學(xué)描述參數(shù)菌體生長速率比生長速率菌體得率系數(shù)產(chǎn)物得率系數(shù)（Vx）：單位體積，單位時間里生長的菌體量g/(Lh)（μ）：菌體濃度除菌體生長速率或繁殖速率h-1（Yx/s）:

2、消耗1g或1mol營養(yǎng)物質(zhì)生成的菌體的g數(shù)或mol數(shù)（Yp/s）：消耗1g或1mol營養(yǎng)物質(zhì)生成的產(chǎn)物的g數(shù)或mol數(shù)45微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基231產(chǎn)物形成直接與碳源利用有關(guān)產(chǎn)物形成間接與碳源利用有關(guān)產(chǎn)物形成表面上與碳源利用有關(guān)2．發(fā)酵類型根據(jù)產(chǎn)物的形成與基質(zhì)消耗的關(guān)系分55微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基2．發(fā)酵類型IIIIII特點菌體生長，碳源利用和產(chǎn)物形成幾乎都在相同的時間出現(xiàn)高峰。微生物生長和產(chǎn)物合成是分開的。糖既滿足細胞生長所需能量又充作產(chǎn)物合成的碳源。產(chǎn)物形成一般在菌體生長接近或達到最高生長時期。產(chǎn)物形成與碳源利用無

3、準量關(guān)系。65微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基75微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基1．分批發(fā)酵：是一種準封閉式系統(tǒng)。一次投料，一次接種，一次收獲的間歇式培養(yǎng)方式。培養(yǎng)過程中，接種物要經(jīng)過5個時期。即延遲期、對數(shù)生長期、減速期、穩(wěn)定期和衰亡期。二．發(fā)酵方式：分批培養(yǎng)的特點：操作簡單、周期短、染菌機會少和生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量易掌握。但是生產(chǎn)率相對較低。85微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基95微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基細胞濃度隨培養(yǎng)時間呈指數(shù)增長。細胞濃度的變化率與細胞濃度成正比。2對數(shù)生長期細胞的比生長速率開始下降3細胞濃度達到最大值，細胞的比生長速率為04活

4、細胞濃度不斷下降5細胞濃度的增加不明顯。受菌齡和接種量的影響。1延遲期減速期靜止期衰亡期特點105微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基對數(shù)生長期：dX/dt=μX其中：X---細胞干重t---時間μ---比生長速率微生物的比生長速率μ與微生物的種類、培養(yǎng)溫度、pH、培養(yǎng)基成分及限制性基質(zhì)濃度等因素有關(guān)。115微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基125微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基分批培養(yǎng)過程的生產(chǎn)率P:生產(chǎn)率=產(chǎn)物濃度/發(fā)酵時間生產(chǎn)率是評價發(fā)酵過程的成本和效率的綜合指標。在分批培養(yǎng)時，計算時間還應(yīng)包括放罐、清洗、裝料和消毒的時間等非發(fā)酵過程所占用的時間。1

5、35微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基145微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基2.連續(xù)發(fā)酵：連續(xù)發(fā)酵是指在培養(yǎng)過程中，連續(xù)地向發(fā)酵罐中加入培養(yǎng)基，同時以相同的流速從發(fā)酵罐中排出含有產(chǎn)品的培養(yǎng)基的發(fā)酵方式。一般連續(xù)培養(yǎng)方式很多：攪拌發(fā)酵罐和管式反應(yīng)器；恒化和恒濁；循環(huán)式和非循環(huán)式；單級和多級。155微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基依據(jù)培養(yǎng)物的生長率是受到化學(xué)環(huán)境控制的。即培養(yǎng)基中某一限制性組分的作用。恒化12控制補充的培養(yǎng)基的流速，使培養(yǎng)液的細胞濃度保持恒定。恒濁165微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基連續(xù)發(fā)酵先作分批培養(yǎng)，讓微生物生長繁殖達到一定程度，并進入產(chǎn)物合成

6、期，然后開始以恒定的流量向發(fā)酵罐流加培養(yǎng)基，同時以相同的流量排放培養(yǎng)液，使發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)液的體積保持恒定，微生物能持續(xù)生長并合成產(chǎn)物。進行單級連續(xù)培養(yǎng)時，流出的培養(yǎng)液進行固液分離后，經(jīng)濃縮的細胞懸液再被送回發(fā)酵罐中的方法。把多個發(fā)酵罐串連起來，第一個罐的情況與單罐培養(yǎng)相同，以后下一罐的進料便是前一發(fā)酵罐的出料，這樣就組成了多級串聯(lián)連續(xù)培養(yǎng)。循環(huán)式單級連續(xù)培養(yǎng)多級串聯(lián)連續(xù)培養(yǎng)非循環(huán)式：175微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基單級連續(xù)培養(yǎng)進入穩(wěn)定狀態(tài)后，細胞的比生長速率與稀釋率相等。連續(xù)培養(yǎng)的最大特點：微生物細胞的生長速率、產(chǎn)物的代謝均處

7、于恒定狀態(tài)，可達到穩(wěn)定、高速培養(yǎng)微生物細胞或生產(chǎn)大量的代謝產(chǎn)物的目的。生產(chǎn)率得以提高。185微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基3．補料分批發(fā)酵在分批培養(yǎng)過程中，間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基，而不從發(fā)酵罐中間斷地放出培養(yǎng)液的培養(yǎng)方法。工業(yè)上利用分批補料培養(yǎng)以消除阻遏并保持通氣條件。分批補料培養(yǎng)還可以防止培養(yǎng)基中某一組分的毒性。195微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基205微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基培養(yǎng)基：提供微生物生長繁殖和生物合成各種代謝產(chǎn)物所需要的，按一定比例配制的多種營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。5.2培養(yǎng)基選擇和配制的原則215微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基一、培

8、養(yǎng)基的類型和用途基礎(chǔ)，繁殖和鑒別培養(yǎng)基天然合成和半合成孢子，種子和發(fā)酵培養(yǎng)基根據(jù)來源根據(jù)目的根據(jù)生產(chǎn)工藝225微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基二.培養(yǎng)基的選擇231從微生物的特點來選擇從生產(chǎn)和科研的要求選擇從經(jīng)濟效益方面考慮235微生物發(fā)酵類型及培養(yǎng)基對培養(yǎng)基的要求提供合成細胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分利于減少培養(yǎng)基原料的單耗利于提