微生物發(fā)酵技術(shù)--發(fā)酵基本原理目錄Content基本概念01發(fā)酵方法021.基本概念微生物發(fā)酵：指利用微生物體來制得產(chǎn)物的需氧或厭氧的任何過程。產(chǎn)物：可以是微生物體的初級(jí)代謝產(chǎn)物，亦可是次級(jí)代謝產(chǎn)物。產(chǎn)物來源：可來自微生物菌體或排出其體內(nèi)的體外代謝產(chǎn)品。。

二次或隱形生長：

由于細(xì)胞的自溶作用，一些新的營養(yǎng)物質(zhì)，諸如細(xì)胞內(nèi)的一些糖類蛋白質(zhì)等被釋放出來，又作為細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)，從而使活細(xì)胞在穩(wěn)定期又緩慢地生長，通常稱二次或隱性生長。臨界比生長速率：

在發(fā)酵過程中，不斷有菌體細(xì)胞的衰老和死亡，也不斷有生物合成酶系的蛻變與失活。為了使死亡的細(xì)胞和失活的酶系不斷得到更新，就必須保持一定的菌體生長速率。滿足這種更新需要，從而確保產(chǎn)物持續(xù)合成（即保持比生產(chǎn)率穩(wěn)定）的最低比生長速率稱為臨界比生長速率。生長相關(guān)型：生長相關(guān)型：菌體生長、碳源利用和產(chǎn)物形成幾乎都在相同的時(shí)間出現(xiàn)高峰，即表現(xiàn)出產(chǎn)物形成直接與碳源利用有關(guān)。這一型中又分為兩種情況，即菌體生長型和代謝產(chǎn)物型。生長部分相關(guān)型：在發(fā)酵的第一時(shí)期菌體迅速增長，而產(chǎn)物的形成很少或全無；在第二時(shí)期，產(chǎn)物以高速度形成，生長也可能出現(xiàn)第二個(gè)高峰，碳源利用在這兩個(gè)時(shí)期都很高。生長不相關(guān)型：產(chǎn)物形成一般在菌體生長接近或達(dá)到最高生長時(shí)期，即穩(wěn)定期。產(chǎn)物形成與碳源利用無準(zhǔn)量關(guān)系，產(chǎn)量遠(yuǎn)低于碳源的消耗量。2.發(fā)酵方法分批式發(fā)酵：

在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個(gè)生長周期的微生物培養(yǎng)方法。分批式發(fā)酵：

在一個(gè)密閉系統(tǒng)內(nèi)投入有限數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)后，接入少量的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個(gè)生長周期的微生物培養(yǎng)方法。微生物分批培養(yǎng)是一種非衡態(tài)的過程：

在分批培養(yǎng)過程中，隨著微生長細(xì)胞和底物、代謝物的濃度等的不斷變化，微生物的生長可分為停滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和死亡期等四個(gè)階段，下圖為典型的細(xì)菌生長曲線。分批式發(fā)酵：016時(shí)間菌數(shù)的對數(shù)分批培養(yǎng)過程中典型的細(xì)菌生長曲線分批式發(fā)酵：停滯期接種物的生理狀態(tài)和濃度是停滯期長短的關(guān)鍵。如果接種物處于對數(shù)生長期，那么就很有可能不存在停滯期，微生物細(xì)胞立即開始生長。反過來，如果接種物本身已經(jīng)停止生長，那么微生物細(xì)胞就需要有更長的停滯期，以適應(yīng)新的環(huán)境。停滯期是微生物細(xì)胞適應(yīng)新環(huán)境的過程。分批式發(fā)酵：10016時(shí)間菌數(shù)的對數(shù)abcd對數(shù)生長期

處于對數(shù)生長期的微生物細(xì)胞的生長速度大大加快，單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞的數(shù)目或重量的增加維持恒定，并達(dá)到最大值。10016時(shí)間菌數(shù)的對數(shù)分批培養(yǎng)過程中典型的細(xì)菌生長曲線abcd穩(wěn)定期

特點(diǎn)：

2、出現(xiàn)二次或隱性長。1、所有微生物停止生長或細(xì)胞增加速度與死亡速率相等10016時(shí)間菌數(shù)的對數(shù)分批培養(yǎng)過程中典型的細(xì)菌生長曲線abcd死亡期

1、微生物細(xì)胞內(nèi)所儲(chǔ)存的能量已經(jīng)基本耗盡，細(xì)胞開始在自身所含的酶的作用下死亡。特點(diǎn)：

2、細(xì)胞死亡速率大于增加速度。3、此時(shí)也是細(xì)胞產(chǎn)生或釋放對人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物的時(shí)期。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1、發(fā)酵周期短2、質(zhì)量容易控制3、不易染菌1、非衡態(tài)過程2、易出現(xiàn)二次生長現(xiàn)象。分批式發(fā)酵的特點(diǎn)：單細(xì)胞蛋白、氨基酸、抗生素、維生素、酶制劑、有機(jī)酸等的生產(chǎn)過程1、基本概念

指在分批培養(yǎng)過程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用補(bǔ)料分批發(fā)酵：流加式發(fā)酵單一補(bǔ)料分批發(fā)酵在分批式操作的基礎(chǔ)上，開始時(shí)投入一定量的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，到發(fā)酵過程適當(dāng)時(shí)期，開始連續(xù)補(bǔ)加碳源或（和）氮源或（和）其它必須物質(zhì)，但不取出培養(yǎng)液，直到發(fā)酵終點(diǎn)，產(chǎn)率達(dá)最大化，停止補(bǔ)料，最后將發(fā)酵液一次全部放出。操作方式補(bǔ)料分批式發(fā)酵的類型：半連續(xù)發(fā)酵反復(fù)分批式或換液式補(bǔ)料發(fā)酵是指菌體和培養(yǎng)液一起裝入發(fā)酵罐，在菌體生長過程中，每隔一定時(shí)間取出部分發(fā)酵培養(yǎng)物（行業(yè)中稱為“帶放”），同時(shí)補(bǔ)充同等數(shù)量的新的培養(yǎng)基，然后繼續(xù)培養(yǎng)，直到發(fā)酵結(jié)束，取出全部發(fā)酵液。操作方式補(bǔ)料分批式發(fā)酵的類型：與分批培養(yǎng)方式比較與連續(xù)培養(yǎng)方式比較1、可以解除培養(yǎng)過程中的底物抑制、產(chǎn)物的反饋抑制和葡萄糖的分解阻遏效應(yīng)；2、對于耗氧過程，可以避免在分批培養(yǎng)過程中因一次性投糖過多造成的細(xì)胞大量生長、耗氧過多以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況；在某種程度上可減少微生物細(xì)胞的生成量、提高目的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率；3、微生物細(xì)胞可以被控制在一系列連續(xù)的過渡態(tài)階段，可用來控制細(xì)胞的質(zhì)量；并可重復(fù)某個(gè)時(shí)期細(xì)胞培養(yǎng)的過渡態(tài)，可用于理論研究。1、不需要嚴(yán)格的無菌條件；2、不會(huì)產(chǎn)生微生物菌種的老化和變異；3、最終產(chǎn)物濃度較高，有利于產(chǎn)物的分離；4使用范圍廣。補(bǔ)料分批式發(fā)酵的特點(diǎn)：菌體完全保留在發(fā)酵罐中，在培養(yǎng)過程中不斷補(bǔ)充新的培養(yǎng)基，同時(shí)取出部分符合要求的培養(yǎng)液。操作方式灌流式發(fā)酵：特點(diǎn)：及時(shí)去除代謝產(chǎn)物，并補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，優(yōu)化培養(yǎng)條件。采用中空纖維生物反應(yīng)器。灌流式發(fā)酵：

指以一定的速度向培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)添加新鮮的培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)培養(yǎng)液的液量維持恒定，使微生物細(xì)胞能在近似恒定狀態(tài)下生長的微生物培養(yǎng)方式。操作方式連續(xù)發(fā)酵：單罐連續(xù)發(fā)酵多罐連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵：

補(bǔ)料分批發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)是什么？1

連續(xù)式發(fā)酵的主要發(fā)展障礙是什么？2微生物發(fā)酵技術(shù)--發(fā)酵過程目錄Content厭氧發(fā)酵過程