第七章發(fā)酵工藝過程控制微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以合適的環(huán)境條件才能使它的生產(chǎn)能力充分表達出來；必須了解有關(guān)生產(chǎn)菌種對環(huán)境條件的要求，如培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、pH、氧的需求等，并深入了解生產(chǎn)菌在合成產(chǎn)物過程中的代謝調(diào)控機制以及可能的代謝途徑，為設(shè)計合理的生產(chǎn)工藝提供理論基礎(chǔ)；通過各種監(jiān)測手段如取樣測定隨時間變化的菌體濃度，糖、氮消耗及產(chǎn)物，以及采用傳感器測定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度、pH、溶解氧等參數(shù)情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境中。第一節(jié)發(fā)酵過程中的代謝變化與控制參數(shù)一、發(fā)酵工藝過程控制的重要性從產(chǎn)物形成來說，代謝變化就是反映發(fā)酵中的菌體生長、發(fā)酵參數(shù)的變化（培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件）和產(chǎn)物形成速率這三者之間的關(guān)系。二、發(fā)酵過程的代謝變化規(guī)律這里介紹分批發(fā)酵、補料分批發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵及連續(xù)發(fā)酵四種類型的操作方式下的代謝特征。1、分批發(fā)酵指在一個封閉的培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)含有初始限制量的基質(zhì)的發(fā)酵方式。即一次性投料，一次性收獲產(chǎn)品的發(fā)酵方式。延滯期指數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期時間（t）菌體濃度分批培養(yǎng)條件下的典型生長曲線在分批培養(yǎng)過程中根據(jù)產(chǎn)物生成是否與菌體生長同步的關(guān)系，將微生物產(chǎn)物形成動力學(xué)分為①生長關(guān)聯(lián)型和②非生長關(guān)聯(lián)型。A（葡萄糖異構(gòu)酶）B（菌體濃度）B（菌體濃度）A（殺念珠菌素）生長關(guān)聯(lián)型非生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)物的生成速率與菌體生長速率成正比。這種產(chǎn)物通常是微生物分解基質(zhì)的直接產(chǎn)物，如酒精，但也有某些酶類，如脂肪酶和葡萄糖異構(gòu)酶產(chǎn)物的生成速率與菌體生長速率成無關(guān)，而與菌體量的多少有關(guān)。對于生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，可采用有利于細胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產(chǎn)物合成有關(guān)的對數(shù)生長期。對于非生長關(guān)聯(lián)型產(chǎn)品，則宜縮短菌體的對數(shù)生長期，并迅速獲得足夠量的菌體細胞后，延長穩(wěn)定期，從而提高產(chǎn)量。2、補料－分批發(fā)酵是指分批培養(yǎng)過程中，間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，優(yōu)點在于使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度。低基質(zhì)濃度的優(yōu)點：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過早結(jié)束。３、半連續(xù)發(fā)酵是指在補料－分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上，間歇地放掉部分發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。優(yōu)點：①可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②克服養(yǎng)分的不足，避免發(fā)酵過早結(jié)束；③緩解有害代謝產(chǎn)物的積累。４、連續(xù)發(fā)酵又稱連續(xù)流動培養(yǎng)或開放型培養(yǎng)，即培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時放出含有產(chǎn)品的發(fā)酵液的培養(yǎng)方法。在這樣的環(huán)境中培養(yǎng)，所提供的基質(zhì)對菌的生長就受到限制，培養(yǎng)液中的菌體濃度能保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)。與傳統(tǒng)的分批發(fā)酵相比，連續(xù)培養(yǎng)有以下優(yōu)點：①維持低基質(zhì)濃度：可以除去快速利用碳源的阻遏效應(yīng)，并維持適當(dāng)?shù)木w濃度，使不至于加劇供氧的矛盾；②避免培養(yǎng)基積累有毒代謝物；③可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量，節(jié)省發(fā)酵罐的非生產(chǎn)時間；④便于自動控制。但連續(xù)培養(yǎng)也有缺點：長時間的連續(xù)培養(yǎng)難以保證純種培養(yǎng)，并且菌種發(fā)生變異的可能性較大，故在工業(yè)規(guī)模上很少采用。生產(chǎn)上只有丙酮丁醇厭氧發(fā)酵、紙漿液生產(chǎn)飼料酵母、以及活性污泥處理各種廢水等才使用連續(xù)培養(yǎng)工藝，此方法多數(shù)用于實驗室以研究微生物的生理特性。三、發(fā)酵過程的主要控制參數(shù)pH值（酸堿度）溫度（℃）溶解氧濃度基質(zhì)含量空氣流量壓力攪拌轉(zhuǎn)速攪拌功率粘度濁度料液流量產(chǎn)物濃度氧化還原電位廢氣中的氧含量廢氣中的CO2含量菌絲形態(tài)菌體濃度第二二節(jié)節(jié)溫溫度度對對發(fā)發(fā)酵酵的的影影響響及及其其控控制制一、、溫溫度度對對發(fā)發(fā)酵酵的的影影響響微生生物物發(fā)發(fā)酵酵所所用用的的菌菌體體絕絕大大多多數(shù)數(shù)是是中中溫溫菌菌，，如如霉霉菌菌、、放放線線菌菌和和一一般般細細菌菌。。它它們們的的最最適適生生長長溫溫度度一一般般在在20～～40℃℃。。溫度度會會影影響響各各種種酶酶反反應(yīng)應(yīng)的的速速率率，，改改變變菌菌體體代代謝謝產(chǎn)產(chǎn)物物的的合合成成方方向向，，影影響響微微生生物物的的代代謝謝調(diào)調(diào)控控機機制制。。影影響響發(fā)發(fā)酵酵液液的的理理化化性性質(zhì)質(zhì)，，進進而而影影響響發(fā)發(fā)酵酵的的動動力力學(xué)學(xué)特特性性和和產(chǎn)產(chǎn)物物的的生生物物合合成成。。在發(fā)發(fā)酵酵過過程程中中，，需需要要維維持持適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡臏販囟榷龋?，才才能能使使菌菌體體生生長長和和代代謝謝產(chǎn)產(chǎn)物物的的合合成成順順利利進進行行。。二、、影影響響發(fā)發(fā)酵酵溫溫度度變變化化的的因因素素產(chǎn)熱熱因因素素：：生物物熱熱（（Q生物物）、、攪攪拌拌熱熱（（Q攪拌拌）散熱熱因因素素：：蒸發(fā)發(fā)熱熱（（Q蒸發(fā)發(fā)）、、輻輻射射熱熱（（Q輻射射）、、顯顯熱熱（（Q顯）發(fā)酵酵熱熱（（Q發(fā)酵酵）是是發(fā)發(fā)酵酵溫溫度度變變化化的的主主要要因因素素。。Q發(fā)酵酵＝＝Q生物物＋Q攪拌拌－Q蒸發(fā)發(fā)－Q輻射射－Q顯為了了使使發(fā)發(fā)酵酵能能在在一一定定溫溫度度下下進進行行，，要要設(shè)設(shè)法法進進行行控控制制。。由于于Q生物物、Q蒸發(fā)發(fā)和Q顯，特特別別是是Q生物物在發(fā)發(fā)酵酵過過程程中中隨隨時時間間變變化化，，因因此此發(fā)發(fā)酵酵熱熱在在整整個個發(fā)發(fā)酵酵過過程程中中也也隨隨時時間間變變化化，，引引起起發(fā)發(fā)酵酵溫溫度度發(fā)發(fā)生生波波動動。。三、、溫溫度度的的控控制制最適適溫溫度度的的選選擇擇溫度度的的控控制制在生生長長階階段段，，應(yīng)應(yīng)選選擇擇最最適適生生長長溫溫度度；；在產(chǎn)產(chǎn)物物分分泌泌階階段段，，應(yīng)應(yīng)選選擇擇最最適適生生產(chǎn)產(chǎn)溫溫度度。。發(fā)酵酵溫溫度度可可根根據(jù)據(jù)不不同同菌菌種種、、不不同同產(chǎn)產(chǎn)品品進進行行選選擇擇。。工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)上上，，所所用用的的大大發(fā)發(fā)酵酵罐罐在在發(fā)發(fā)酵酵過過程程中中一一般般不不需需要要加加熱熱，，因因發(fā)發(fā)酵酵中中釋釋放放了了大大量量的的發(fā)發(fā)酵酵熱熱，，需需要要冷冷卻卻的的情情況況較較多多。。利用用自自動動控控制制或或手手動動調(diào)調(diào)整整的的閥閥門門，，將將冷冷卻卻水水通通入入發(fā)發(fā)酵酵罐罐的的夾夾層層或或蛇蛇行行管管中中，，通通過過熱熱交交換換來來降降溫溫，，保保持持恒恒溫溫發(fā)發(fā)酵酵。。如果果氣氣溫溫較較高高（（特特別別是是我我國國南南方方的的夏夏季季氣氣溫溫）），，冷冷卻卻水水的的溫溫度度又又高高，，致致使使冷冷卻卻效效果果很很差差，，達達不不到到預(yù)預(yù)定定的的溫溫度度，，就就可采用冷凍凍鹽水進行行循環(huán)式降降溫，以迅速降到到最適溫度度。因此大大工廠需要要建立冷凍凍站，提高高冷卻能力力，以保證證在正常溫溫度下進行行發(fā)酵。第三節(jié)pH值對對發(fā)酵的影影響及其控控制一、pH值值對發(fā)酵的的影響影響酶的活活性，當(dāng)pH值抑制制菌體中某某些酶的活活性時，會會阻礙菌體體的新陳代代謝；影響微生物物細胞膜所所帶電荷的的狀態(tài)，改改變細胞膜膜的通透性性，影響微微生物對營營養(yǎng)物的吸吸收和代謝謝產(chǎn)物的排排泄；影響響培養(yǎng)基中中某些組分分的解離，，進而微生生物對這些些成分的吸吸收；pH值不同同，往往引引起菌體代代謝過程的的不同，使使代謝產(chǎn)物物的質(zhì)量和和比例發(fā)生生改變。二、發(fā)酵過過程pH值值的變化在發(fā)酵過程程中，隨著著菌種對培培養(yǎng)基種碳碳、氮源的的利用，隨隨著有機酸酸和氨基酸酸的積累，，會使pH值產(chǎn)生一一定的變化化。1、生長階階段：菌體體產(chǎn)生蛋白白酶水解培培養(yǎng)基中的的蛋白質(zhì)，，生成銨離離子，使pH上升至至堿性；隨隨著菌體量量增多，銨銨離子的消消耗也增多多，另外糖糖利用過程程中有機酸酸的積累使使pH值下下降。2、生產(chǎn)階階段：這個個階段pH值趨于穩(wěn)穩(wěn)定。3、自溶階階段：隨著著養(yǎng)分的耗耗盡，菌體體蛋白酶的的活躍，培培養(yǎng)液中氨氨基氮增加加，致使pH又上升升，此時菌菌體趨于自自溶而代謝謝活動終止止。pH值培養(yǎng)時間培養(yǎng)過程中中培養(yǎng)液pH值的大大致變化趨趨勢由此可見，，在適合于于菌生長及及合成產(chǎn)物物的環(huán)境條條件下，菌菌體本身具具有一定的的調(diào)節(jié)pH的能力，，但是當(dāng)外外界條件變變化過于劇劇烈，菌體體就失去了了調(diào)節(jié)能力力，培養(yǎng)液液的pH就就會波動。。三、引起發(fā)發(fā)酵液pH值異常波波動的因素素pH值的變變化決定于于所用的菌菌種、培養(yǎng)養(yǎng)基的成分分和培養(yǎng)條條件。1、pH下下降：①培養(yǎng)基中碳碳、氮比例例不當(dāng)。碳碳源過多，，特別是葡葡萄糖過量量，或者中中間補糖過過多加上溶溶氧不足，，致使有機機酸大量積積累而pH下降；②消泡劑加得得過多；③生理酸性物物質(zhì)的存在在，銨被利利用，pH下降。2、pH上上升：①培養(yǎng)基中碳碳、氮比例例不當(dāng)。氮氮源過多，，氨基氮釋釋放，使pH上升；；②生理堿性物物質(zhì)存在；；③中間補料氨氨水活尿素素等堿性物物質(zhì)加入過過多。四、發(fā)酵pH值的確確定和控制制1.發(fā)酵酵pH值的的確定微生物發(fā)酵酵的最適pH值范圍圍一般是在在5～8之之間。最適pH值值是根據(jù)實實驗結(jié)果來來確定的。。將發(fā)酵培養(yǎng)養(yǎng)基調(diào)節(jié)成成不同的出出發(fā)pH值值，進行發(fā)發(fā)酵，在發(fā)發(fā)酵過程中中，定時測測定和調(diào)節(jié)節(jié)pH值，，以分別維維持出發(fā)pH值，或或者利用緩緩沖液來配配制培養(yǎng)基基來維持。。到時觀察菌菌體的生長長情況，以以菌體生長長達到最高高值的pH值為菌體體生長的合合適pH值值。用同樣的方方法，可測測得產(chǎn)物合合成的合適適pH值。。同一產(chǎn)品的的合適pH值，與所所用的菌種種、培養(yǎng)基基組成和培培養(yǎng)條件有有關(guān)。在確定合適適發(fā)酵pH值時，不不定期要考考慮培養(yǎng)溫溫度的影響響，若溫度度提供或降降低，合適適pH值也也可能發(fā)生生變動。2.pH值的控制制首先考慮和和試驗發(fā)酵酵培養(yǎng)基的的基礎(chǔ)配方方，使它們們有個適當(dāng)當(dāng)?shù)呐浔?，，使發(fā)酵過過程中的pH值變化化在合適的的范圍內(nèi)。。在發(fā)酵過程程中直接補補加酸或堿堿和補料的的方式來控控制；補充充生理酸性性物質(zhì)（如如(NH4)2SO4）和生理堿堿性物質(zhì)（（如NaNO3）來控制。。第四節(jié)溶溶解氧對對發(fā)酵的影影響及其控控制一、溶解氧氧對發(fā)酵的的影響在發(fā)酵過程程中，影響響耗氧的因因素有以下下幾方面：：（1）培養(yǎng)養(yǎng)基的成分分和濃度（2）菌齡齡（3）發(fā)酵酵條件二、溶解氧氧濃度的控控制在供氧方面面，主要是是設(shè)法提高高氧傳遞的的推動力和和液相體積積氧傳遞系系數(shù)。調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速或通氣氣速率來控控制供氧；；控制補補料速速度來來控制制基質(zhì)質(zhì)的濃濃度，，從而而達到到最適適的菌菌體濃濃度，，保證證產(chǎn)物物的比比生長長速率率維持持在最最大值值，又又不會會使需需氧大大于供供氧。。采用調(diào)調(diào)節(jié)溫溫度（（降低低培養(yǎng)養(yǎng)溫度度可提提高溶溶氧濃濃度））、液液化培培養(yǎng)基基、中中間補補水、、添加加表面面活性性劑等等工藝藝措施施，來來改善善溶氧氧水平平。第五節(jié)節(jié)菌菌體體濃度度和基基質(zhì)對對發(fā)酵酵的影影響及及其控控制一、菌菌體濃濃度對對發(fā)酵酵的影影響及及控制制菌體（（細胞胞）濃濃度【【簡稱稱菌濃濃】是是指單單位體體積培培養(yǎng)液液中菌菌體的的含量量。菌濃的的大小小，在在一定定條件件下，，不僅僅反映映菌體體細胞胞的多多少，，而且且反映映菌體體細胞胞生理理特性性不完完全相相同的的分化化階段段。依靠調(diào)調(diào)節(jié)培培養(yǎng)基基的濃濃度來來控制制菌濃濃。首先確確定基基礎(chǔ)培培養(yǎng)基基配方方中有有個適適當(dāng)?shù)牡呐浔缺?，避避免產(chǎn)產(chǎn)生過過濃（（或過過?。┑木w量量。然后通通過中中間補補料來來控制制，如如當(dāng)菌菌體生生長緩緩慢、、菌濃濃太稀稀時，，則可可補加加一部部分磷磷酸鹽鹽，促促進生生長，，提高高菌濃濃；但但補加加過多多，則則會使使菌體體過分分生長長，超超過臨臨界濃濃度，，對產(chǎn)產(chǎn)物合合成產(chǎn)產(chǎn)生抑抑制作作用。。利用菌菌體代代謝產(chǎn)產(chǎn)生的的CO2量來控控制生生產(chǎn)過過程的的補糖糖量，，以控控制菌菌體的的生長長和濃濃度。。二、基基質(zhì)對對發(fā)酵酵的影影響及及控制制基質(zhì)即即培養(yǎng)養(yǎng)微生生物的的營養(yǎng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)。1.碳碳源源對發(fā)發(fā)酵的的影響響及控控制迅速利利用的的碳源源緩慢利利用的的碳源源葡萄糖糖、蔗蔗糖等等迅速參參與代代謝、、合成成菌體體和產(chǎn)產(chǎn)生能能量，，并產(chǎn)產(chǎn)生分分解產(chǎn)產(chǎn)物，，有利利于菌菌體生生長，，但有有的分分解代代謝產(chǎn)產(chǎn)物對對產(chǎn)物物的合合成可可能產(chǎn)產(chǎn)生阻阻遏作作用；；多數(shù)為為聚合合物，，淀粉粉等為菌體體緩慢慢利用用，有有利于于延長長代謝謝產(chǎn)物物的合合成，，特別別有利利于延延長抗抗生素素的分分泌期期，也也有許許多微微生物物藥物物的發(fā)發(fā)酵所所采用用。在工業(yè)業(yè)上，，發(fā)酵酵培養(yǎng)養(yǎng)基中中常采采用含含迅速速和緩緩慢利利用的的混合合碳源源。2.氮氮源源對發(fā)發(fā)酵的的影響響及控控制迅速利利用的的氮源源緩慢利利用的的氮源源氨基（（或銨銨）態(tài)態(tài)氮的的氨基基酸（（或硫硫酸銨銨等））、玉玉米漿漿容易被被菌體體利用用，促促進菌菌體生生長，，但對對某些些代謝謝產(chǎn)物物的合合成特特別是是某些些抗生生素的的合成成產(chǎn)生生調(diào)節(jié)節(jié)作用用，影影響產(chǎn)產(chǎn)量。。延長代代謝產(chǎn)產(chǎn)物的的分泌泌期、、提高高產(chǎn)物物的產(chǎn)產(chǎn)量；；但一一次投投入也也容易易促進進菌體體生長長和養(yǎng)養(yǎng)分過過早耗耗盡，，以致致菌體體過早早衰老老而自自溶，，縮短短產(chǎn)物物的分分泌期期。發(fā)酵酵培培養(yǎng)養(yǎng)基基一一般般選選用用含含有有快快速速和和慢慢速速利利用用的的混混合合氮氮源源，，還還要要在在發(fā)發(fā)酵酵過過程程中中補補加加氮氮源源來來控控制制濃濃度度。。補加加有有機機氮氮源源，，如如酵酵母母汁汁、、玉玉米米漿漿、、尿尿素素補加加無無機機氮氮源源，，如如氨氨水水或或硫硫酸酸銨銨3.磷磷酸酸鹽鹽對對發(fā)發(fā)酵酵的的影影響響及及控控制制磷是是微微生生物物菌菌體體生生長長繁繁殖殖所所必必需需的的成成分分，，也也是是合合成成代代謝謝產(chǎn)產(chǎn)物物所所必必需需的的。。微生物物生長長良好好所允允許的的磷酸酸鹽濃濃度為為0.32～300mmol/L，次級代代謝產(chǎn)產(chǎn)物合合成良良好所所允許許的最最高平平均濃濃度僅僅為1.0mmol/L.磷酸鹽鹽濃度度的控控制，，一般般是在在基礎(chǔ)礎(chǔ)培養(yǎng)養(yǎng)基中中采用用適當(dāng)當(dāng)?shù)臐鉂舛取！５诹?jié)節(jié)補補料料的控控制補料分分批培培養(yǎng)（（fed-batchculture，，簡稱稱FBC）），是是指在在分批批培養(yǎng)養(yǎng)過程程中，，間歇歇或連連續(xù)地地補加加一種種或多多種成成分的的新鮮鮮培養(yǎng)養(yǎng)基的的培養(yǎng)養(yǎng)方法法，是是分批批培養(yǎng)養(yǎng)和連連續(xù)培培養(yǎng)之之間的的一種種過渡渡培養(yǎng)養(yǎng)方式式，是是一種種控制制發(fā)酵酵的好好方法法，現(xiàn)現(xiàn)已廣廣泛用用于發(fā)發(fā)酵工工業(yè)。?？梢越饨獬椎孜镆忠种?、、產(chǎn)物物反饋饋抑制制和分分解代代謝物物的阻阻遏；；可以避避免在在分批批發(fā)酵酵中因因一次次投料料過多多造成成細胞胞大量量生長長所引引起的的影響響，改改善發(fā)發(fā)酵流流變學(xué)學(xué)的性性質(zhì)；；可用作作控制制細胞胞質(zhì)量量的手手段，，以提提高發(fā)發(fā)芽孢孢子的的比例例；可作為為理論論研究究的手手段，，為自自動控控制和和最優(yōu)優(yōu)控制制提供供實驗驗基礎(chǔ)礎(chǔ)。一、補補料分分批培培養(yǎng)（（FBC））的優(yōu)優(yōu)點二、補補料方方式及及控制制連續(xù)流流加、、不連連續(xù)流流加、、多周周期流流加快速流流加、、恒速速流加加、指指數(shù)速速率流流加、、變速速流加加單組分分流加加、多多組分分流加加補料方方式流加操操作控控制系系統(tǒng)反饋控制無反饋控制直接方法間接方法以溶氧、pH值、呼吸商、排氣中CO2分壓及代謝產(chǎn)物濃度等作為控制參數(shù)直接以以限制制性營營養(yǎng)物物濃度度作為為反饋饋參數(shù)數(shù)，如如控制制氮源源、碳碳源、、C/N比比等，，由于于目前前缺乏乏能直直接測測量重重要參參數(shù)的的傳感感器，，因此此直接接方法法的使使用受受到了了限制制。第七節(jié)節(jié)泡泡沫沫對發(fā)發(fā)酵的的影響響及其其控制制一、泡泡沫的的形成成及其其對發(fā)發(fā)酵的的影響響在大多多數(shù)微微生物物發(fā)酵酵過程程中，，通氣氣、攪攪拌以以及代代謝氣氣體的的逸出出，再再加上上培養(yǎng)養(yǎng)基中中糖、、蛋白白質(zhì)、、代謝謝物等等表面面活性性劑的的存存在，，培養(yǎng)養(yǎng)液中中就形形成了了泡沫沫。泡沫的的多少少與攪攪拌、、通風(fēng)風(fēng)、培培養(yǎng)基基性質(zhì)質(zhì)有關(guān)關(guān)。蛋白質(zhì)質(zhì)原料料如蛋蛋白胨胨、玉玉米漿漿、黃黃豆粉粉、酵酵母粉粉等是是主要要的發(fā)發(fā)泡劑劑。糊精含含量多多也引引起泡泡沫的的形成成。當(dāng)發(fā)酵酵感染染雜菌菌和噬噬菌體體時，，泡沫沫異常常多。。少量泡泡沫的的作用用：一定數(shù)數(shù)量的的泡沫沫是正正?，F(xiàn)現(xiàn)象，，可以以增加加氣液液接觸觸面積積，導(dǎo)導(dǎo)致氧氧傳遞遞速率率增加加；大量的的泡沫沫引起起許多多負作作用：：發(fā)酵罐罐的裝裝料系系數(shù)減減少、、氧傳傳遞系系統(tǒng)減減??；；增加了了菌群群的非非均一一性；；造成大大量逃逃液，，增加加染菌菌機會會；嚴重時時通氣氣攪拌拌無法法進行行，菌菌體呼呼吸受受到阻阻礙，，導(dǎo)致致代謝謝異常?；蚓w自自溶；；消泡劑劑的添添加將將給提提取工工序帶帶來困困難。。二、泡泡沫的的消除除調(diào)整培培養(yǎng)基基中的的成分分（如如少加加或緩緩加易易起泡泡的原原料））或改改變某某些物物理化化學(xué)參參數(shù)（（如pH值值、溫溫度、、通氣氣和攪攪拌））或者者改變變發(fā)酵酵工藝藝（如如采用用分次次投料料）來來控制制，以以減少少泡沫沫形成成的機機會。。采用菌菌種選選育的的方法法，篩篩選不不產(chǎn)生生流態(tài)態(tài)泡沫沫的菌菌種，，來消消除起起泡的的內(nèi)在在因素素。采用機械消消泡或消泡泡劑來消除除已形成的的泡沫。1.機械械消泡物理消泡方方法，利用用機械強烈烈振動或壓壓力變化而而使泡沫破破裂。優(yōu)點：節(jié)省省原料，減減少染菌機機會。缺點：消泡泡效果不理理想，僅可可作為消泡泡的輔助方方法。罐內(nèi)消泡——靠罐內(nèi)消泡槳轉(zhuǎn)動打碎泡沫。罐外消泡——將泡沫引出罐外，通過噴嘴的加速作用或離心力來消除泡沫。2.消泡泡劑消泡A.消泡劑劑的作用：：降低泡沫液液膜的機械械強度；降低液膜的的表面黏度度；兼有兩者的的作用，達達到破裂泡泡沫的目的的。B.作為生生物工業(yè)理理想的消泡泡劑，應(yīng)具具備下列條條件：應(yīng)該在氣－－液界面上上具有足夠夠大的鋪展展系數(shù)，才才能迅速發(fā)發(fā)揮消泡作作用，這就就要求消泡泡劑有一定定的親水性性；應(yīng)該在低濃濃度時具有有消泡活性性；應(yīng)該具有持持久的消泡泡或抑泡性性能，以防防止形成新新的泡沫；；應(yīng)該對微生生物、人類類和動物無無毒性；應(yīng)該對產(chǎn)物物的提取不不產(chǎn)生影響響；不會在使用用、運輸中中引起任何何危害；來源方便，，成本低；；應(yīng)該對氧傳傳遞不產(chǎn)生生影響；能耐高溫滅滅菌。C.常用的的消泡劑有有4大類：：天然油脂類類脂肪酸和酯酯類聚醚類硅酮類以天然油脂脂類和聚醚醚類在生物物發(fā)酵中最最為常用。。豆油、玉米米油、棉籽籽油、菜籽籽油和豬油油等。油不僅用作作消泡劑，，還可作為為碳源和發(fā)發(fā)酵控制的的手段。在發(fā)酵中，，要控制油油的質(zhì)量、、新鮮程度度，并要進進行發(fā)酵試試驗檢驗。。聚醚類消泡泡劑品種很很多，它們們是氧化丙丙稀或氧化化丙稀和環(huán)環(huán)氧乙烷與與甘油聚合合而成的聚聚合物。聚氧丙稀甘甘油（GP型）———氧化丙稀稀和甘油聚聚合；親水水性差，在在發(fā)泡介質(zhì)質(zhì)中的溶解解度小，所所以用于稀稀薄發(fā)酵液液中要比用用于粘稠發(fā)發(fā)酵液中的的效果好；；抑泡性能能比消泡性性能好，適適宜用于基基礎(chǔ)培養(yǎng)基基中，以抑抑制泡沫的的產(chǎn)生。聚氧乙烯氧氧丙稀甘油油（GPE型，泡敵敵）——氧氧化丙稀、、環(huán)氧乙烷烷與甘油聚聚合；親水水性好，在在發(fā)泡介質(zhì)質(zhì)中易鋪展展，消泡能能力強，作作用快，溶溶解度大，，消泡活性性維持時間間短，用于于粘稠發(fā)酵酵液的效果果比用于稀稀薄的好。。D.應(yīng)用消消泡劑時的的增效方法法：加載體增效效，即用惰惰性載體（（如礦物油油、植物油油等）使消消泡劑溶解解分散，達達到增效的的目的；消泡劑并用用增效，取取各種消泡泡劑的優(yōu)點點進行互補補，達到增增效；乳化消泡劑劑增效，用用乳化劑（（或分散劑劑）將消泡泡劑制成乳乳劑，以提提高分散能能力，增強強消泡效力力，一般只只適用于親親水性差的的消泡劑。。GP和GPE1:1混合使使用于土霉霉素發(fā)酵，，結(jié)果比單單獨使用GP的效力力提高2倍倍。用吐溫-80制成的的乳劑，用用于慶大霉霉素發(fā)酵，，效力提高高1～2倍倍。在生產(chǎn)過程程中，消泡泡的效果除除了與消泡泡劑的種類類、性質(zhì)、、分子量大大小、消泡泡劑親油親親水基團等等密切香港港外，還與與消泡劑使使用時加入入方法、使使用濃度、、溫度等有有很大關(guān)系系，應(yīng)結(jié)合合生產(chǎn)實際際加以注意意和解決。。第八節(jié)發(fā)發(fā)酵終點點的判斷要確定一個個合理的放放罐時間，，需要考慮慮下列幾個個因素：一、經(jīng)濟因因素二、產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量因素三、特殊因因素以最低的成成本來獲得得最大生產(chǎn)產(chǎn)能力的時時間為最適適發(fā)酵時間間。在正常情況況下，可根根據(jù)作業(yè)計計劃，按時時放罐；在異常情況況下，如染染菌、代謝謝異常（糖糖耗緩慢等等），就應(yīng)應(yīng)根據(jù)不同同情況，進進行適當(dāng)處處理，以免免倒罐。為了能夠得得到盡量多多的產(chǎn)物，，應(yīng)該及時時采取措施施（如改變變溫度或補補充營養(yǎng)等等），并適適當(dāng)提前或或拖后放罐罐時間。第九節(jié)發(fā)發(fā)酵過程程檢測與自自控電子計算機機的使用，，為發(fā)酵過過程的檢測測和自控注注入了巨大大的活力。。檢測方法：：物理測量（（如溫度、、壓力、體體積、流量量等）物理化學(xué)測測量（pH值、溶氧氧、溶CO2、氧化化還原電位位、氣相成成分等）化學(xué)測量（（基質(zhì)、前前體、產(chǎn)物物等的濃度度）生物學(xué)和生生物化學(xué)測測量（生物物量、細胞胞形態(tài)、酶酶活性、胞胞內(nèi)成分等等）發(fā)酵過程自自控是根據(jù)據(jù)對過程變變量的有效效測量及對對過程變化化規(guī)律的認認識，借助助于由自動動化儀表和和電子計算算機組成的的控制器，，操縱其中中一些關(guān)鍵鍵變量，使使過程向著著預(yù)定的目目標發(fā)展。。包括：和過程的未未來狀態(tài)相相聯(lián)系的控控制目的或或目標（如如要求控制制的溫度、、pH值、、生物量濃濃度等）；；一組可供選選擇的控制制動作（如如閥門的開開、關(guān)，泵泵的開、停停等）；一種能夠預(yù)預(yù)測控制動動作對過程程狀態(tài)影響響的模型（（如用加入入基質(zhì)的濃濃度和速率率控制細胞胞生長率時時需要能表表達它們之之間相關(guān)關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)學(xué)式）。這三者相互互聯(lián)系、相相互制約，，組成具有有特定自控控功能的自自控系統(tǒng)。。本章要求求熟悉發(fā)酵酵過程的的主要控控制參數(shù)數(shù)掌握各因因素對發(fā)發(fā)酵過程程的影響響、過程程控制方方法和原原理熟悉幾種種發(fā)酵操操作類型型9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。04:48:2604:48:2604:4812/29/20224:48:26AM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2204:48:2604:48Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。04:48:2604:48:2604:48Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2204:48:2604:48:26December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20224:48:26上午午04:48:2612月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月224:48上上午12月-2204:48December29,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/294:48:2604:48:2629December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。4:48:26上上午午4:48上上午午04:48:2612月月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。04:48:2604:48:2604:4812/29/20224:48:26AM