v1.0 可编辑可修改 2、有毒中间产物的快速积累，会改变菌体的代谢途径，抑制产物合成。 3、 X过高，增加OUR，且发酵液粘度增大，减小OTR。 CL减小，抑制菌体生长和产物合成。 最适μ为等于或稍大于μC
OUR=OTR时的菌体浓度为最适菌体浓度
在发酵过程中，控制目标为保持稳定的临界菌体浓度和临界比生长速率，以维持呼吸临界溶氧浓度为前提的耗
氧速率与供氧速率的平衡，从而使产物合成速率和比速率达到最大值。 21）
温度对发酵的影响表现为两个方面：一是影响发酵反应的速率，二是影响发酵反应的方向
四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到350C时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。这说明温度影响发酵反应的方向
温度还影响基质溶解度，氧在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸收。 22）
发酵热是引起发酵过程温度变化的原因，用公式表示发酵热的影响因素：发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射
在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。
微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多
在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。
菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。
培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。 如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发酵不正常。如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌，此外培养基营养越丰富，生物热也越大。 23）
发酵过程温度的选择有什么依据
1、根据菌种及生长阶段选择，在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，
促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；
在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可
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v1.0 可编辑可修改 以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物合成。
发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。 2、根据培养条件选择，温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。
通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。
因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。。
3、根据菌生长情况 菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。
24）
发酵过程pH变化的原因
1、基质代谢
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一 （2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。
（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降 2、产物形成
某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。 pH对发酵的影响
（1） pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻
（2） pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物
的排泄，因此影响新陈代谢的进行
（3） pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用
（4）pH影响代谢方向 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺 pH对菌体生长影响比产物合成影响小 例 青霉素：菌体生长最适~,产物合成最适~ 四环素：菌体生长最适~，产物合成最适~
克拉维酸发酵中存在问题是在pH低时菌体生长受抑制，在高pH时克拉维酸要分解，如何解决 12
v1.0 可编辑可修改 由于CA生产的最适pH和减少CA分解的pH各不相同，因此在分批发酵中应用了pH变换策略，使发酵pH由中性pH7．0变换为酸性。
在发酵前期，在细胞生长和产生CA期间控制，4d后，当CA产量达最高值时，变换pH为，以减少CA分解。最高CA浓度可保持24h。由于改变pH，使CA分解速率明显降低。 25）
发酵过程的pH控制可以采取哪些措施1、调节好基础料的pH。2、在基础料中加入维持pH的物质，3、通过补料调节pH。 4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH。5、发酵的不同阶段采取不同的pH值
26）
过高的比生长速率和过高的菌体浓度造成的不利影响
1、 μ过高，S消耗过快，有限的营养基质只能用于生长，而不足于产物合成。 2、有毒中间产物的快速积累，会改变菌体的代谢途径，抑制产物合成。
3、 X过高，增加OUR，且发酵液粘度增大，减小OTR。CL减小，抑制菌体生长和产物合成。 最适μ为等于或稍大于μC
OUR=OTR时的菌体浓度为最适菌体浓度
在发酵过程中，控制目标为保持稳定的临界菌体浓度和临界比生长速率，以维持呼吸临界溶氧浓度为前提的耗氧速率与供氧速率的平衡，从而使产物合成速率和比速率达到最大值。
21 比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1 摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。mmol O2·L-1·h-1 。 r= QO2 .X
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度，又称临界氧值。
影响需氧的因素：1、 微生物的种类：如需氧菌与兼性厌氧菌耗氧量不同；同样是需氧菌，细菌、放线菌和真菌的耗氧量不同，如产黄青霉的 QO2=、啤酒酵母的 QO2=，大肠杆菌 QO2= 一般来说，细胞越简单，生长速度就越快 QO2就越高。
2、不同的生长阶段：延迟期QO2 低，对数生长期QO2高，稳定期QO2不再增加。 菌体生长期的耗氧率大于产物合成期。因此培养液的QO2达到最大值时，培养液中菌体的浓度也达到了最大值。
3、培养基的组成：培养基中碳源的种类和浓度对微生物的需氧量影响尤为重要。一般地，在一定范围内，QO2随碳源浓度的增加而增加。其他也有影响。
4、培养条件：温度越高，营养成分越丰富QO2的临界值越高；当PH最适时，微生物的需氧量最大。 5、二氧化碳浓度：浓度高时影响菌体呼吸
6、培养液中溶解氧浓度CL大于CCr时，正常发酵；CL小于CCr时，影响发酵。 13
v1.0 可编辑可修改 发酵液中氧的传递方程：dc/dt=Kla(c*-cL),各项的意义：dc/dt单位时间内发酵液中溶氧浓度的变化，mmolO2/;Kla为 以(C*-C)为推动力的液相体积氧传递系数 h-1；c*为氧在水中的饱和浓度mmol/L; cL为发酵液中溶氧浓度，mmol/L.
由上式可见：凡是使Kla和c*增加的因素都可以使发酵供氧改善。
溶氧控制的一般策略：
前期大于临界溶氧浓度，有利于菌体生长，中后期满足产物的形成。
21）呼吸商：耗氧速率OUR可通过热磁氧分析仪或质谱仪测量进气和排气中的氧含量计算而得，并最终计算出呼吸商RQ=CER/OUR
RQ可以反映菌的代谢情况，酵母发酵，RQ=1，糖有氧代谢，仅生成菌体，无产物形成；RQ>，糖经EMP生成乙
醇
发酵前期的RQ值小于1；发酵中期RQ值略有增加，糖代谢不仅用于生长，也用于维持和产物合成；发酵后期，产物的还原性比基质大时，RQ值增大，产物的氧化性比基质大时，RQ值减小。
21) 工业上常用的化学消泡剂的类型：天然油脂类；高碳醇、脂肪酸和酯类；聚醚类；硅酮类（聚硅油类） 27）
染菌的途径有哪些1、设备渗漏2、空气带菌3、种子带菌4、灭菌不彻底5、技术管理不善
总染菌率%=
发酵液消泡方法：
发酵染菌批（次）数*100%总投料批（次）数– 改变培养基成份，减少通气，选育新生产种
化学法：添加消泡剂（油类等），应用面广
机械法：靠机械强烈振动，压力的变化，使气泡破裂，或借助机械力将排出气
体中的液体加以分离回收
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新编生物工艺学复习题1
