工藝篇1-青霉素發(fā)酵生產(chǎn)《發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)》課程食品生物學(xué)院何敏教授2022-04青霉素概述printthepresentationandmakeitintoafilmawiderfield01生產(chǎn)菌種printthepresentationandmakeitintoafilmawiderfield02原料處理printthepresentationandmakeitintoafilmawiderfield03工藝參數(shù)printthepresentationandmakeitintoafilmawiderfield04CONTENTS目錄青霉素概述青霉素的發(fā)現(xiàn)青霉素的分類青霉素的分子結(jié)構(gòu)01青霉素臨床應(yīng)用進(jìn)一步研究此菌，并從培養(yǎng)液中制出了干燥的青霉素制品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)證明，它毒性很小，并對(duì)一些革蘭氏陽(yáng)性菌所引起的許多疾病有卓越的療效。19401928英國(guó)Florey和Chain發(fā)現(xiàn)污染在培養(yǎng)葡萄球菌的雙蝶上的一株霉菌能殺死周圍的葡萄球菌。他將此霉菌分離純化后得到的菌株經(jīng)鑒定為點(diǎn)青霉，并將這菌所產(chǎn)生的抗生物質(zhì)命名為青霉素。英國(guó)細(xì)菌學(xué)家Fleming01青霉素的發(fā)現(xiàn)這是第一種能夠治療人類疾病的抗生素（Benzylpenicillin/Penicillin）單選題青霉素的發(fā)現(xiàn)者是：弗萊明巴斯德列文虎克科赫ABCD與青霉素研發(fā)無(wú)關(guān)的人是：弗萊明弗洛里郭霍錢恩EFGH（科赫，德，醫(yī)生）（英）病理學(xué)家（英）生化學(xué)家提交單選題1分此題未設(shè)置答案，請(qǐng)點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置按鈕青霉素發(fā)酵液中含有5種以上天然青霉素（如青霉素F、G、X、K、F和V等），它們的差別僅在于側(cè)鏈R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)不同，其中青霉素G

在醫(yī)療中用得最多，它的鈉或鉀鹽為治療革蘭氏陽(yáng)性菌的首選藥物，對(duì)革蘭氏陰性菌也有強(qiáng)大的抑制作用。分類分子結(jié)構(gòu)03青霉素的分類青霉素是6－氨基青霉烷酸（6-aminopenicillanicacid,6-APA）苯乙酰衍生物。側(cè)鏈基團(tuán)不同，形成不同的青霉素，主要是青霉素G。工業(yè)上應(yīng)用的有鈉、鉀、普魯卡因、二芐基乙二胺鹽。02青霉素的分子結(jié)構(gòu)青霉素類抗生素是β-內(nèi)酰胺類中一大類抗生素的總稱臨床應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)1943年10月，英國(guó)牛津大學(xué)病理學(xué)家霍華德·弗洛里和美國(guó)軍方簽訂了首批青霉素生產(chǎn)合同。青霉素在二戰(zhàn)末期橫空出世，迅速扭轉(zhuǎn)了盟國(guó)的戰(zhàn)局。戰(zhàn)后，青霉素更得到了廣泛應(yīng)用，拯救了數(shù)以千萬(wàn)人的生命。到1944年，藥物的供應(yīng)已經(jīng)足夠治療第二次世界大戰(zhàn)期間所有參戰(zhàn)的盟軍士兵。因這項(xiàng)偉大發(fā)明，1945年，弗萊明、弗洛里和錢恩因“發(fā)現(xiàn)青霉素及其臨床效用”而共同榮獲了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?？舍t(yī)治的疾病青霉素是一種高效、低毒、臨床應(yīng)用廣泛的重要抗生素，它的研制成功大大增強(qiáng)了人類抵抗細(xì)菌性感染的能力，帶動(dòng)了抗生素家族的誕生。繼青霉素之后，鏈霉素、氯霉素、土霉素、四環(huán)素等抗生素不斷產(chǎn)生，增強(qiáng)了人類治療傳染性疾病的能力。1．流行性腦脊髓膜炎2．放線菌病3．淋病4．奮森咽峽炎5．萊姆病6．多殺巴斯德菌感染7．鼠咬熱8．李斯特菌感染9．除脆弱擬桿菌以外的許多厭氧菌感染控制金黃色葡糖球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、淋球菌、腦膜炎雙球菌、螺旋體等引起感染，對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌（如金黃色葡萄球菌）和某些革蘭氏陰性細(xì)菌及螺旋體有抗菌作用。04青霉素的臨床應(yīng)用問題1：中國(guó)第一批國(guó)產(chǎn)青霉素誕生時(shí)間地點(diǎn)？問題2：青霉素為什么對(duì)人的毒性小？留學(xué)回來(lái)的樊慶笙與當(dāng)時(shí)的衛(wèi)生署防疫處長(zhǎng)湯飛凡用從美國(guó)得來(lái)的3株青霉素菌種，1944年底在北京制作出第一批5萬(wàn)單位／瓶的盤尼西林，中國(guó)成為世界上造出盤尼西林的七個(gè)國(guó)家之一。湯飛凡：中國(guó)疫苗之父、衣原體之父樊慶笙：中國(guó)青霉素之父湖南醴陵人。著名微生物學(xué)家、病毒學(xué)家，1921年，長(zhǎng)沙湘雅醫(yī)學(xué)院獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。1921-1924年于北京協(xié)和醫(yī)院進(jìn)修。1925-1929年美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)菌學(xué)系深造并工作。1929-1937年于中央大學(xué)醫(yī)學(xué)院（后改稱上海醫(yī)學(xué)院）任副教授、教授。1938年任中央防疫處處長(zhǎng)。1947年當(dāng)選國(guó)際微生物學(xué)會(huì)理事。后任衛(wèi)生部北京生物制品研究所所長(zhǎng)、國(guó)家菌種保藏委員會(huì)主任委員、中華醫(yī)學(xué)會(huì)理事等。1957年，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員（院士）。江蘇常熟人青霉素命名之人青霉素單位目前國(guó)際上青霉素活性單位表示方法有兩種：一是指定單位（unit）；二是活性質(zhì)量（μg），最早為青霉素規(guī)定的指定單位是：50mL肉湯培養(yǎng)基中恰能抑制標(biāo)準(zhǔn)金葡萄菌生長(zhǎng)的青霉素量為一個(gè)青霉素單位。在以后，證明了一個(gè)青霉素單位相當(dāng)于0.6μg青霉素鈉。因此青霉素的質(zhì)量單位為:0.6μg青霉素鈉等于1個(gè)青霉素單位。由此，1mg青霉素鈉等于1670

個(gè)青霉素單位(unit)。青霉素生產(chǎn)菌種Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilmtobeusedinawiderfield種子擴(kuò)培接種量接種齡擴(kuò)培級(jí)數(shù)02種子擴(kuò)培“三要素”青霉是產(chǎn)生青霉素的重要菌種。廣泛分布于空氣、土壤和各種物上，常生長(zhǎng)在腐爛的柑桔皮上呈青綠色。目前已發(fā)現(xiàn)幾百種，其中產(chǎn)黃青霉(Penicillum

chrysogenum)、點(diǎn)青霉(Penicillum

nototum)等都能大量產(chǎn)生青霉素。一級(jí)種子罐(發(fā)芽罐)二級(jí)種子罐(繁殖罐)三級(jí)種子罐(生產(chǎn)罐)產(chǎn)黃青霉(Penicillumchrysogenum)點(diǎn)青霉(Penicillumnototum)（1）青霉素發(fā)酵生產(chǎn)是做的幾級(jí)種子幾級(jí)發(fā)酵？一級(jí)種子，一級(jí)發(fā)酵一級(jí)種子，二級(jí)發(fā)酵二級(jí)種子，三級(jí)發(fā)酵三級(jí)種子，四級(jí)發(fā)酵菌種：霉菌（點(diǎn)青霉、產(chǎn)黃青霉）一級(jí)種子罐搖瓶二級(jí)種子罐發(fā)酵罐實(shí)驗(yàn)室制種繁殖罐發(fā)芽罐生產(chǎn)罐（2）谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)是做的幾級(jí)種子幾級(jí)發(fā)酵？細(xì)菌（短棒桿菌等）ABCD生產(chǎn)菌種01孢子制備02產(chǎn)黃青霉、點(diǎn)青霉等常用菌種保藏菌種孢子→斜面萌發(fā)后的孢子→斜面活化產(chǎn)生的孢子→種子孢子制備過程采樣、增殖培養(yǎng)、純種分離、性能測(cè)定分離方法種子制備03搖瓶培養(yǎng)（一級(jí)種子）→種子罐培養(yǎng)（二級(jí)種子）種子制備過程實(shí)驗(yàn)室制種二級(jí)種子罐發(fā)酵罐繁殖罐發(fā)芽罐生產(chǎn)罐一級(jí)種子罐種子車間制種發(fā)酵車間生產(chǎn)原料處理原料成分消泡劑前體物質(zhì)原料滅菌03C源：乳糖或葡萄糖，也可采用葡萄糖母液、糖蜜等。其中乳糖最為便宜，但因貨源較少，很多國(guó)家采用葡萄糖代替。但當(dāng)葡萄糖濃度超過一定限度時(shí)，會(huì)過分加速菌體的呼吸，以至培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物不能完全氧化而積累在菌體或培養(yǎng)基中，導(dǎo)致pH下降，影響某些酶的活性，從而抑制微生物的生長(zhǎng)河產(chǎn)物的合成。碳酸鈣用來(lái)中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的雜酸，并控制發(fā)酵液的pH值，為菌體提供營(yíng)養(yǎng)的無(wú)機(jī)磷源一般采用磷酸二氫鉀。另外加入硫代硫酸鈉或硫酸鈉以提供青霉素分子中所需的硫。N源：有機(jī)氮源為玉米漿、棉籽餅粉、花生餅粉、酵母粉、蛋白胨等。玉米漿為較理想。有機(jī)氮源還可以提供一部分有機(jī)磷，供菌體生長(zhǎng)。無(wú)機(jī)氮如硝酸鹽、尿素、硫酸銨等可適量使用。前體：苯乙酸或苯乙酰胺，可以借?；D(zhuǎn)移的作用，將苯乙酸轉(zhuǎn)入青霉素分子，提高青霉素G的生產(chǎn)強(qiáng)度，添加苯氧乙酸則產(chǎn)生青霉素V。前體要在發(fā)酵開始20h后加入，并在整個(gè)發(fā)酵過程中控制在50μg/ml左右02培養(yǎng)基配制及滅菌消泡劑：豆油（植物油）或聚酯、聚醇類（化學(xué)消泡劑）培養(yǎng)基配制04培養(yǎng)基滅菌05碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、前體、消泡劑培養(yǎng)基組成實(shí)罐滅菌：預(yù)熱和加熱連續(xù)滅菌：培養(yǎng)基在連消塔滅菌和發(fā)酵罐空消培養(yǎng)基滅菌青霉素分子結(jié)構(gòu)通式青霉素發(fā)酵添加的前體物質(zhì)是什么？苯乙酸:分子量136分批滅菌連消塔工藝參數(shù)及控制意義與目的參數(shù)控制裝置參數(shù)分類參數(shù)控制方法041234561-菌種篇2-原料篇4-工藝篇3-設(shè)備篇發(fā)酵設(shè)備——好氧發(fā)酵罐由于現(xiàn)在還有一些工廠采用鐵罐發(fā)酵，在發(fā)酵過程中鐵離子便逐漸進(jìn)入發(fā)酵液。發(fā)酵時(shí)間愈長(zhǎng)，則鐵離子愈多。鐵離子在40μg/ml以上便會(huì)影響青霉素的合成。采用鐵絡(luò)合劑以抑制鐵離子的影響，但實(shí)際對(duì)青霉素產(chǎn)量并無(wú)改進(jìn)。所以青霉素的發(fā)酵罐采用不銹鋼制造為宜，其他重金屬離子如銅、汞、鋅等能催化青霉素的分解反應(yīng)。三價(jià)鐵離子對(duì)青霉素生物合成有顯著影響，一般若發(fā)酵液中鐵離子含量超過

30～40μg/ml，則發(fā)酵單位增長(zhǎng)緩慢。因此鐵罐在使用前必須進(jìn)行處理，可在罐壁涂上環(huán)氧樹脂等保護(hù)層，使鐵離子含量控制在30μg/ml以下。DO>30%生產(chǎn)車間（發(fā)酵車間）工藝參數(shù)與控制這一過程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。接種量一般為5～20%。發(fā)酵周期一般為4～5天，但也有少于24小時(shí)，或長(zhǎng)達(dá)二周以上的。在整個(gè)過程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時(shí)間取樣進(jìn)行生化分析和無(wú)菌試驗(yàn)，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無(wú)雜菌污染。罐內(nèi)發(fā)生了什么故事呢？意義微生物個(gè)體極微小，肉眼無(wú)法看見，要了解它的代謝狀況，只能從分析一些參數(shù)來(lái)判斷，它顯示了發(fā)酵過程中微生物的主要代謝變化（狀態(tài)參數(shù)）在線參數(shù)在線檢測(cè)參數(shù)指不經(jīng)取樣直接從發(fā)酵罐上安裝的儀表（傳感器）上得到的參數(shù)，如溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速；優(yōu)點(diǎn)：即時(shí)、省力，便于計(jì)算機(jī)控制困難：傳感器①經(jīng)受高溫滅菌②使用性能③氣泡干擾④滅菌死角⑤成本昂貴，質(zhì)量不理想分類按性質(zhì)分可分三類：物理參數(shù)：溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌功率、壓力、空氣流量、粘度、濁度等；化學(xué)參數(shù)：基質(zhì)濃度（包括糖、氮、磷）、溶解氧濃度、pH、產(chǎn)物濃度、二氧化碳濃度、核酸量等生物參數(shù)：菌絲形態(tài)、菌濃度、菌體比生長(zhǎng)速率、呼吸強(qiáng)度、基質(zhì)消耗速率、關(guān)鍵酶活力等離線參數(shù)離線檢測(cè)參數(shù)指取出樣后測(cè)定得到的參數(shù)，如殘?zhí)恰H2-N、菌體濃度。檢測(cè)方法有：儀器檢測(cè)、化學(xué)分析檢測(cè)按檢測(cè)手段分可分二類：直接參數(shù)：通過儀器或其它分析手段可以測(cè)得的參數(shù)，如溫度、pH、殘?zhí)堑?。又分為在線檢測(cè)參數(shù)和離線檢測(cè)參數(shù)間接參數(shù)：將直接參數(shù)經(jīng)過計(jì)算得到的參數(shù)，如攝氧率、KL·a（溶氧系數(shù)）等傳感器(探頭)現(xiàn)有的傳感器有：溫度計(jì)壓力表轉(zhuǎn)速泡沫探頭pH計(jì)DO計(jì)（測(cè)溶氧）pH計(jì)DO計(jì)發(fā)酵工藝參數(shù)發(fā)酵罐自動(dòng)控制裝置自動(dòng)控制裝置【注】工業(yè)規(guī)模發(fā)酵罐電動(dòng)機(jī)多為轉(zhuǎn)速固定，在運(yùn)行過程中無(wú)法調(diào)整轉(zhuǎn)速測(cè)定元件控制部分執(zhí)行元件1.溫度2.pH值3.泡沫4.溶氧空氣流量罐壓攪拌轉(zhuǎn)速監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目溫度計(jì)換熱裝置pH計(jì)流加酸堿系統(tǒng)視鏡、泡沫探頭消泡劑儲(chǔ)罐彈簧壓力表進(jìn)氣、排氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)氣系統(tǒng)變速電動(dòng)機(jī)變速電動(dòng)機(jī)閥門、泵、開關(guān)等DO計(jì)空氣流量、罐壓、攪拌轉(zhuǎn)速溶氧DO值泡沫在線監(jiān)測(cè)溶氧(DO值)pH值溫度罐壓傳感器中控箱屏幕顯示在線參數(shù)樣液分析離線監(jiān)測(cè)取樣菌體形態(tài)菌體濃度殘?zhí)菨舛犬a(chǎn)物濃度無(wú)菌試驗(yàn)(染菌防控)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)離線參數(shù)發(fā)酵過程主要監(jiān)控的參數(shù)及方法￢自動(dòng)與手動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)方法控制手段對(duì)發(fā)酵的影響(意義)檢測(cè)方法分類溶氧濃度DO計(jì)（電極）通氣、攪拌、罐壓菌體生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成pH值pH計(jì)（電極）加酸或加堿、補(bǔ)料系統(tǒng)調(diào)節(jié)酶的活性、細(xì)胞膜、代謝方向溫度溫度計(jì)夾套.蛇管.列管菌體生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成泡沫泡沫電極機(jī)械消泡(消泡器)化學(xué)消泡(消泡劑)降低溶氧、造成逃液容易染菌、弊大于利菌體濃度取樣分析(測(cè)OD值)調(diào)整基質(zhì)濃度等直接影響供氧菌體形態(tài)取樣分析(鏡檢)調(diào)整溫度等直接影響產(chǎn)率基質(zhì)濃度如殘?zhí)菨舛热臃治?如斐林試劑法)中間補(bǔ)料控制某種基質(zhì)濃度，如碳源菌體生長(zhǎng).產(chǎn)物形成發(fā)酵液特性產(chǎn)物濃度取樣分析通氣，攪拌等菌體生長(zhǎng)、產(chǎn)物合成、發(fā)酵液酸堿平衡在線監(jiān)測(cè)（有相應(yīng)的傳感器，可在線直接測(cè)得數(shù)據(jù)）離線檢測(cè)（無(wú)相應(yīng)的傳感器，通過樣液分析獲得數(shù)據(jù)）影響產(chǎn)率8個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)C源乳糖最佳但比較缺，因?yàn)槠咸烟且妆痪w氧化并產(chǎn)生抑制抗生素合成酶形成的物質(zhì)，從而影響青霉素的合成，可以采用連續(xù)添加葡萄糖的方法代替乳糖?！?kg/m3.

葡萄糖流加法pH如pH過高，則添加糖、硫酸或無(wú)機(jī)氮源；若pH過低，則加入碳酸鈣、氫氧化鈉、氨水或尿素，也可提高通氣量。另外，也可利用自動(dòng)加入酸或堿的方法，使發(fā)酵液pH維持在6.8～7.2，以提高青霉素產(chǎn)量。流加原料或增加通氣量溫度青霉菌生長(zhǎng)的適宜溫度為30℃，而分泌青霉素的適宜溫度是20℃左右，因此生產(chǎn)上采用變溫控制的方法，使之適合不同階段的需要。一般一級(jí)種子的培養(yǎng)溫度控制在27±1℃左右；二級(jí)種子的培養(yǎng)溫度控制在25±1℃左右；發(fā)酵前期和中期的溫度控制在26℃左右；發(fā)酵后期的溫度控制在24℃左右。25℃變溫控制法補(bǔ)料補(bǔ)加氮源也可提高發(fā)酵單位。在發(fā)酵60～70h開始分次補(bǔ)加硫酸銨苯乙酸或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可作為青霉素G的側(cè)鏈前體。菌體對(duì)前體的利用有兩個(gè)途徑：直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中或作為養(yǎng)料和能源利用，即氧化為二氧化碳和水。前體究竟通過哪個(gè)途徑被菌體利用，主要取決于培養(yǎng)條件以及所用菌種的特性。一般發(fā)酵液中前體濃度以始終維持在0.1%為宜。<1kg/m3.

N源、前體泡沫化學(xué)消泡法植物油：大豆油、玉米油等——天然消泡劑消泡劑：聚酯、聚醇類等——如泡敵（化學(xué)消泡劑）例如：

青霉素發(fā)酵生產(chǎn)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性：溶氧---通風(fēng)量---罐壓力1-溶氧（DO）：微生物只能利用溶解在發(fā)酵液中的氧！氧的傳遞液膜液膜細(xì)胞氣泡氣液界面固液界面O2分子液相主體供氧耗氧細(xì)胞膜阻力：由于氧是難溶于水的氣體，所以主要阻力來(lái)自于從氣液界面?zhèn)鬟f到液膜的傳遞阻力；動(dòng)力：氣相與細(xì)胞內(nèi)的氧分壓之差或濃度差。供氧方面的阻力需氧方面的阻力C*——溶氧濃度CL氧的飽和濃度溶氧濃度（DO）影響——菌體生長(zhǎng)速度及產(chǎn)物合成方向例如：供氧對(duì)谷氨酸發(fā)酵的影響例如供氧不足供氧適中供氧過量谷氨酸產(chǎn)生菌乳酸琥珀酸谷氨酸谷氨酰胺α-酮戊二酸關(guān)于溶氧DODO檢測(cè)：在位滅菌的DO電極進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)變化原因：基質(zhì)代謝產(chǎn)物形成菌體自溶影響發(fā)酵：酶的活性；培養(yǎng)基的酸堿度；代謝方向pH調(diào)節(jié)：補(bǔ)料調(diào)節(jié)（如生理酸或堿性物質(zhì)）加酸堿調(diào)節(jié)pH監(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程pH會(huì)發(fā)生變化的原因？pH變化對(duì)發(fā)酵的影響？2-pH值pH控制是一項(xiàng)非常細(xì)致的工作，不僅考慮最佳pH值，而且要根據(jù)生長(zhǎng)階段考察對(duì)pH的要求。在pH控制中還要采用合適的調(diào)節(jié)方法。pH檢測(cè)：在位滅菌的復(fù)合pH電極進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)關(guān)于pH值變化原因：生產(chǎn)菌在生長(zhǎng)繁殖時(shí)產(chǎn)生大量熱量影響發(fā)酵：酶的活性；氧的溶解度菌體生長(zhǎng)速度；產(chǎn)物合成速度；產(chǎn)物合成方向溫度調(diào)控：選擇最適溫度；控溫裝置（夾套、蛇管、盤管等）溫度計(jì)在線監(jiān)測(cè)溫度監(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程溫度發(fā)生變化的原因？溫度變化對(duì)發(fā)酵的影響？3-溫度溫度控制是一項(xiàng)很重要的工作，不僅考慮最佳溫度，而且要根據(jù)生長(zhǎng)階段考察對(duì)溫度的要求。在溫度控制中還要采用分不同階段控溫等合適的調(diào)節(jié)方法。例如低于30℃30-35℃高于35℃金色鏈霉菌金霉素四環(huán)素金霉素四環(huán)素例如：四環(huán)素發(fā)酵關(guān)于溫度℃溫度檢測(cè)：溫度計(jì)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)變化原因：通入空氣；發(fā)酵液的發(fā)泡性物質(zhì)不利發(fā)酵：降低生產(chǎn)能力；引起原料浪費(fèi)；不利菌體呼吸；增加染菌機(jī)會(huì)；導(dǎo)致產(chǎn)物損失；造成后序困難。泡沫控制：物理消泡（消泡器）化學(xué)消泡（消泡劑）泡沫監(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因？泡沫對(duì)發(fā)酵的不利影響？4-泡沫泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通，對(duì)發(fā)酵影響較大。泡沫檢測(cè)：在位滅菌的泡沫傳感器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)關(guān)于泡沫泡沫消除方法物理消泡——消泡器原理：靠機(jī)械力引起強(qiáng)烈振動(dòng)或者壓力變化，促使泡沫破裂，或借機(jī)械力將排出氣體中的液體加以分離回收.方法：罐內(nèi)消沫法；罐外消沫法優(yōu)點(diǎn)：不需要引進(jìn)外界物質(zhì)、節(jié)省原材料、減少污染機(jī)會(huì)缺點(diǎn)：不能根本上消除引起穩(wěn)定泡沫的因素化學(xué)消泡——消泡劑原理：由于消泡劑本身的表面張力低于發(fā)泡體系，當(dāng)消泡劑接觸到氣泡表面時(shí)，使氣泡膜局部的表面張力降低，力的平衡受到破壞，此處為周圍表面張力較大的膜所牽引，最后導(dǎo)致氣泡破裂。種類和性能：表面活性劑，具有較低的表面張力天然油脂——常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉子油、魚油及豬油等。聚醚類——應(yīng)用較多的是聚氧丙烯甘油（GP）和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又稱泡敵)(GPE)。高級(jí)醇類——十八醇是較常用的一種，可以單獨(dú)或與載體—起使用。據(jù)報(bào)導(dǎo)，它與冷榨豬油一起控制青霉素發(fā)酵的泡沫，效果較好。聚二醇具有消沫效果持久的特點(diǎn)，尤其適用于霉菌發(fā)酵。硅酮類——聚二甲基硅氧烷及其衍生物，較適于微堿性細(xì)菌的發(fā)酵。用量：以達(dá)到消泡效果為準(zhǔn)罐內(nèi)機(jī)械消泡罐外機(jī)械消泡關(guān)于泡沫關(guān)于泡沫泡沫對(duì)發(fā)酵過程的影響泡沫的性質(zhì)泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。液膜的穩(wěn)定性越高，則泡沫越多、越持久。01泡沫產(chǎn)生的原因由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成(通風(fēng).攪拌)發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成（發(fā)泡性物質(zhì)）02泡沫對(duì)發(fā)酵的不利影響降低生產(chǎn)能力（裝料系數(shù)）；引起原料浪費(fèi)（逃液）；影響菌體的呼吸（通氣攪拌↓）；增加了染菌的機(jī)會(huì)（逃液）；導(dǎo)致產(chǎn)物的損失（逃液）；消泡劑會(huì)給后提取工序帶來(lái)困難。03變化原因：菌體代謝細(xì)胞分裂影響發(fā)酵：直接影響產(chǎn)物的產(chǎn)率；影響菌體攝氧率濃度調(diào)節(jié)：改變培養(yǎng)基濃度；中間補(bǔ)料菌體監(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程菌體變化的原因？菌體變化對(duì)發(fā)酵的影響？5-菌體濃度和菌體形態(tài)菌體濃度和形態(tài)直接反應(yīng)菌體生產(chǎn)狀態(tài)，并直接影響產(chǎn)物的產(chǎn)率。菌體濃度監(jiān)控：取樣檢測(cè)OD值或者測(cè)干重等離線監(jiān)測(cè)菌體形態(tài)監(jiān)控：取樣鏡檢等離線監(jiān)測(cè)關(guān)于菌體變化原因：菌體代謝消耗基質(zhì)影響發(fā)酵：菌體生長(zhǎng)；產(chǎn)物形成；發(fā)酵液黏度基質(zhì)調(diào)節(jié)：補(bǔ)料調(diào)節(jié)（如限制性基質(zhì)的調(diào)節(jié)）殘?zhí)菨舛缺O(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程基質(zhì)濃度變化的原因？基質(zhì)濃度變化對(duì)發(fā)酵的影響？6-基質(zhì)濃度（殘?zhí)堑龋執(zhí)堑然|(zhì)濃度控制是一項(xiàng)非常重要的工作，直接影響菌體的生產(chǎn)和產(chǎn)物的合成?；|(zhì)濃度檢測(cè)：取樣離線監(jiān)測(cè)（如還原糖的斐林試劑法測(cè)定）關(guān)于殘?zhí)堑茸兓颍壕w代謝呼吸產(chǎn)生影響發(fā)酵：生長(zhǎng)雙重影響；產(chǎn)物雙重影響；CO2調(diào)節(jié)：通氣調(diào)節(jié)攪拌調(diào)節(jié)CO2濃度監(jiān)測(cè)和控制方式發(fā)酵過程CO2濃度變化的原因？CO2濃度變化對(duì)發(fā)酵的影響？7-產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度的監(jiān)測(cè)直接決定發(fā)酵終點(diǎn)，方法不一CO2濃度檢測(cè)：在線尾氣監(jiān)測(cè)（或離線檢測(cè)）關(guān)于產(chǎn)物等8-CO2濃度CO2濃度直接影響菌體呼吸和代謝發(fā)酵過程主要監(jiān)測(cè)參數(shù)基質(zhì)濃度（糖含量等）菌體濃度和菌體形態(tài)直接影響產(chǎn)物的產(chǎn)率；影響菌體攝氧率——臨界菌體濃度；菌體形態(tài)反映菌體生長(zhǎng)正常與否。影響菌體生長(zhǎng)：基質(zhì)濃度上限影響產(chǎn)物形成：基質(zhì)濃度過大，不利于產(chǎn)物形成。發(fā)酵液中的pH值影響酶的活性影響代謝方向：對(duì)菌體的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成產(chǎn)生明顯影響發(fā)酵液中溶氧濃度影響微生物生長(zhǎng)——針對(duì)需氧微生物影響產(chǎn)物合成的量和合成方向：C溶氧過低——代謝異常，產(chǎn)量降低C溶氧過高——代謝異常，菌體提前自溶發(fā)酵溫度影響各種酶的反應(yīng)速率和蛋白質(zhì)性質(zhì)從而影響微生物生長(zhǎng)影響產(chǎn)物合成速度和合成方向；發(fā)酵液中CO2濃度影響微生物生長(zhǎng)：促進(jìn)或抑制（雙重作用）影響產(chǎn)物的合成：促進(jìn)或抑制（雙重作用）影響發(fā)酵液的酸堿平衡。目的：最大限度地獲得發(fā)酵產(chǎn)物樣液分析泡沫青霉素分離提?。ê罄m(xù)工藝）菌種斜面搖瓶種子罐原料預(yù)處理配制滅菌空氣空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)氣罐過濾除菌發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制在線監(jiān)測(cè)溶氧(DO值)pH值溫度離線監(jiān)測(cè)取樣放罐發(fā)酵液菌體形態(tài)菌體濃度殘?zhí)菨舛犬a(chǎn)物濃度無(wú)菌試驗(yàn)(染菌防控)罐壓【總結(jié)】一個(gè)典型分批發(fā)酵工藝流程（公式）思考題：將青霉素發(fā)酵套入這個(gè)公式，結(jié)果如何？傳感器青霉素發(fā)酵主要工藝指標(biāo)防止染菌：影響染菌的因素很多，而且?guī)щS機(jī)性質(zhì)所用的蒸汽壓力在30～35千帕以上發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備應(yīng)注意嚴(yán)密和防止泄漏，避免形成“死角”。凡與物料、空氣、下水道連接的閥門都必須保證嚴(yán)密度。提高空壓機(jī)進(jìn)口空氣潔凈度，防止空氣夾帶油和水及空氣過濾器失效。防止空氣冷卻器漏水，勿使冷卻水壓力大于空氣壓力，防止冷卻水進(jìn)入空氣系統(tǒng)無(wú)菌室：用超凈工作臺(tái)及凈化室代替無(wú)菌室，以提高無(wú)菌程度。在線監(jiān)測(cè)參數(shù)正常范圍1溶氧濃度（DO值）＞30%2pH值6.8---7.23溫度（℃）254泡沫＜35cm5罐壓0.07MPa離線監(jiān)測(cè)參數(shù)正常范圍1殘?zhí)菨舛龋╧g/m3）≈52硫氨濃度（kg/m3