1、1、 是引起發酵過程的原因。2、Q發酵=_+_-_-_-_ 3、根據微生物最適生長溫度及耐受溫度范圍的不同，可將其分成 _、 _ 、_、 _ 。大多數微生物屬于 。 4、溫度對發酵有哪些影響？如何選擇最適溫度？控制溫度的方法？1影響發酵液pH值變化的因素？pH對發酵的影響 ？pH的控制方法？2第八章（4）氧的供需及對發酵的影響3大多數工業發酵屬于好氧發酵提供氧的方法：實驗室階段搖床的轉動中試及生產規模通入無菌空氣攪拌4氧的供需及對發酵的影響 溶氧(DO，dissolved oxyen)是需氧微生物生長所必需。在發酵過程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成為控制因素。 在28氧在發酵液中的1

2、00的空氣飽和濃度只有7mg.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在對數生長期即使發酵液中的溶氧能達到100空氣飽和度，若此時中止供氧，發酵液中溶氧可在幾分鐘之內便耗竭，使溶氧成為限制因素。 5在培養液中氧的溶解度比水中還小.因為氧的溶解度隨著溫度的升高和培養液固形物的增多或粘度的增大而下降。氧在水中的溶解度因此，必須向發酵液中補充足夠的氧，并要不斷地進行攪拌，這樣可以提高氧在發酵液中的溶解度。6一、微生物對氧的需求 1、描述微生物需氧/溶氧濃度的物理量 2、溶解氧濃度對菌體生長和產物形成的影響 3、影響耗氧的因素 4、發酵過程的溶氧變化二、 反應器中氧的傳遞 1、發酵液中氧的傳遞方程 2、

3、發酵液中氧的平衡 3、供氧的調節三、 溶氧濃度的控制7氧的供需及對發酵的影響 熟悉微生物對氧的需求并掌握其中的基本概念 理解氧的傳遞方程的意義 掌握發酵過程中溶氧濃度的調控策略8氧的供需及對發酵的影響一、微生物對氧的需求好氧微生物缺氧不行兼性厭氧微生物有氧無氧均可生長厭氧微生物氧有害91、描述微生物需氧的物理量比耗氧速率或呼吸強度（QO2）：單位時間內單位質量干菌體所吸取的氧氣，mmol O2g菌-1h-1 攝氧率(r)：單位體積的發酵液單位時間內的耗氧量。mmol O2L-1h-1 。r= QO2 .X微生物對氧的需求主要受菌體代謝活動的影響10由于遺傳特性不同及各種因素對溶解氧的影響，各種

4、微生物對氧的攝取量也不相同。隨著生活環境的變化，呼吸強度也在變化，因而其攝氧量也不同。11表示溶氧濃度的單位氧分壓或張力（dissolved oxygen tension，簡稱DOT），以大氣壓或毫米汞柱表示多在醫療單位使用根據Henry 定律可得，P=(Po2+P H2O )0.209，其中，P 為總壓；Po2 為氧分壓(mmHg)；P H2O 為水蒸氣分壓；0.209 為空氣中氧的含量。12絕對濃度：以mg O2/L純水或ppm表示主要用在環保單位根據Henry 定律可知氧濃度與其分壓成正比，“在一定溫度下，某種氣體在溶液中的濃度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。”即：C=Po2 a其中C

5、為氧濃度(mg/L)；Po2 為氧分壓(mmHg)； a 為溶解度系數(mg/mmHgL)。 溶解度系數a 不僅與溫度有關，還與溶液的成分有關。對于溫度恒定的水溶液，a 為常數，則可測量氧的濃度（Winkler氏化學法）。13空氣飽和度百分數（%空氣飽和度）： 142、溶解氧濃度對菌體生長和產物形成的影響 氧的供需及對發酵的影響CC: 臨界溶氧濃度, 指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。對產物而言，是不影響產物合成所允許的最低濃度Dissolved Oxygen ConcentrationCritical Value of Oxygen Content 15呼吸臨界溶氧濃度測法：將供氧充分的微生

6、物培養體系停止通風，檢測培養系統的溶氧濃度變化情況。首先是加強攪拌，使溶氧上升到最高值，然后中止通氣，繼續攪拌，在罐頂空間充氮。溶氧濃度這時呈直線下降趨勢，下降到一定程度后，開始呈緩慢下降趨勢，溶氧濃度曲線拐點處的溶氧濃度值即為該微生物的臨界溶氧濃度。16氧的供需及對發酵的影響不同微生物菌體最適的生長條件不同，需氧量不同， Cc常常不 一樣。 當各種微生物臨界氧以空氣氧飽和度表示時：細菌和酵母為310，放線菌為530，霉菌為1015。17注意：同種微生物在進行不同生理活動 ，Cc常常也不相同。 頭 孢菌素 卷 須 霉 素生長（呼吸Cc ） 5% 13%產物 （抗生素合成Cc ） 13% 8%氧

7、的供需及對發酵的影響呼吸臨界氧值不一定與產物合成臨界氧值相同通過在各批發酵中維持溶氧在某一濃度范圍，考查不同濃度對生產的影響，便可知道合適的臨界氧值。18問題:生物合成臨界氧濃度等于其最適氧濃度 ?生物合成臨界氧濃度是指溶解氧不低于其臨界氧值；而生物合成最適氧濃度是指生物合成有一最適溶氧范圍，即除了有一低限外，還有一高限。19生長過程從培養液中溶氧濃度的變化可以反映菌的生長生理狀況；溶氧變化隨菌種的活力和接種量以及培養基的不同而異。溶氧在培養初期開始明顯下降的時間不同，一般在接種后15h內， 這也取決于供氧情況。通常，在對數生長期溶氧明顯下降，從其下降的速率可估計菌的大致生長情況。20在培養過

8、程中并不是維持溶氧越高越好，即使是專性好氣菌，過高的溶氧對生長可能不利。氧的有害作用是通過形成新生O，超氧化物基和過氧化物基或羥基自由基，破壞許多細胞組分。21 工業發酵中產率是否受氧的限制，單憑通氣量的大小是難以確定的。因溶氧的高低不僅取決于供氧、通氣攪拌等，還取決于耗氧狀況。22氧的供需及對發酵的影響3、影響耗氧的因素 r= QO2 .X 菌體濃度 QO2 遺傳因素 菌 齡 營養的成分與濃度 有害物質的積累 培養條件(溫度、pH) 代謝類型（產物通過三羧酸循環獲取，則呼吸強度高；通過糖酵解獲取，則呼吸強度低。23發酵初期：由于微生物大量繁殖，需氧量不斷大幅度增加，此時需氧超過供氧，溶氧明顯

9、下降。4.發酵過程的溶氧變化 發酵后期：由于菌體衰老，呼吸減弱，溶氧濃度也會逐步上升， 一旦菌體自溶，溶氧就會明顯地上升。 發酵中后期：溶氧濃度明顯地受 工藝控制手段的影響，如補料的 數量、時機和方式等。24氧的供需及對發酵的影響二、反應器中氧的傳遞1、發酵液中氧的傳遞方程CCiPPi氣 膜 液 膜氣-液界面a:比界面面積。單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積 (m2/m3)C*：與氣相中氧分壓相平衡的液 體中氧的濃度，也就是一定體系下液相 中的最大的溶氧濃度。（ mol/m3）C:液相中氧的實際濃度, （ mol/m3）Nv：單位時間內發酵液溶氧濃度的變化mmol/(L.h)Kl : 以(C

10、*-C)為推動力的氧傳質系數 m/h氣相主流液相主流252、發酵液中氧的平衡 發酵液中供氧和耗氧處于一個動態的平衡中傳 遞：消 耗：r= QO2 .X氧的供需及對發酵的影響263、供 氧 的 調節提高傳氧效率:通過Kla 和(C*-C)來調節氧的供需及對發酵的影響_27 改變攪拌器直徑或轉速，改變擋板的數目和位置 提高N可以有效的提高kLa，從而增加發酵液中的溶氧濃度。 (形成小氣泡,增加氣液接觸面積;使液體形成渦流,增加氣泡在液體中的停留時間.) 不足之處： 能耗較高，生產成本高 對于某些微生物，高轉速產生的高剪切力，不利于菌體的生長 提高設備的供氧能力，即氧的體積傳質系數KL a ：28

11、改變空氣流速 通氣量較小時增加空氣流量溶氧提高效果顯著，當通風量增加到一定的量后，單位體積發酵液所擁有的攪拌功率會下降，不但不能提高kLa，甚至會造成kLa值的下降。 此外，增加空氣流量使攪拌漿過載，達不到良好的混合效果；發酵液水分蒸發加大，增加了發酵液的粘度；揮發性中間產物有一定量的損失；逃液增加染菌機會。29 總之：提高KLa最有效的方法是提高攪拌轉數與空氣流速，并協調兩者之間的關系，其他方法效果不大，且受限制較多。30 在通氣中摻入純氧或富氧，使氧分壓提高，一般只在小試中應用；缺點： 價格較高, 易引起爆炸增加c*辦法:提高（c* - c)，即氧傳遞動力31 提高罐壓 缺點： 有害氣體（

12、CO2）濃度也在增加 微生物的生長也會對罐壓提出要求32此外， 空氣分部管的形式、噴口直徑及管口與罐底的相對位置 對氧的溶解速率有較大的影響。 發酵罐內的液柱高度和發酵罐體積也是影響溶氧的因素。 發酵液的物理性質，尤其是黏度與溶氧也有關系。33例： 500 ml 搖瓶中生產蛋白酶，考察裝液量對酶活的影 響 裝液量 30 ml 60ml 90ml 120ml 酶活力 713 734 253 92氧的供需及對發酵的影響34（1）有些操作故障或事故引起的發酵異?，F象也能從溶氧的變化中得到反映（如攪拌發生故障，未及時開啟）（2）中間補料是否得當可以從溶氧的變化看出 赤霉素發酵“發酸”現象 補料時機不當，長時間低DO，產生乙醇，并與代謝中的有機酸反應，形成一種帶有酒香味的酯類，視為發酸。（3）污染雜菌 溶氧會迅速（一般25h內）跌到零，并長時間不回升。有時會出現染菌后溶氧反而升高的現象。（4）作為代謝方向的控制指標溶氧作為發酵異常的指示天冬氨酸發酵：