6.2.7 二氧化碳对发酵的影响
及其控制
(1) 二氧化碳对发酵的影响
CO2是微生物的代谢产物,同时也是某些合成代谢的一种基质,它是细胞代谢的重要指标.
CO2的抑制作用
影响菌体生长,形态及产物合成
高浓度的CO2会影响产黄青霉的菌丝形态.
大多数微生物适应低CO2浓度(0.02~0.04%体积分数).当尾气CO2浓度高于4%时微生物的糖代谢与呼吸速率下降.
CO2对细胞的作用机制:
CO2 ——主要作用在细胞膜的脂肪酸核心部位
——影响磷脂的亲水头部带电荷的表面及细胞膜表面上的蛋白质
当细胞膜的脂质相中CO2浓度达到一临界值时,膜的流动性及表面电荷密度发生变化.这将导致膜对许多基质的运输受阻,影响了细胞膜的运输效率,使细胞处于"麻醉"状态,生长受抑制,形态发生变化.
(2) 呼吸商与发酵的关系
呼吸商:
RQ值可以反映菌体的代谢情况,例如酵母培养过程:
RQ=1 糖代谢走有氧分解代谢途径,仅供生长,无产物形成;
RQ>1.1 走EMP途径,生成乙醇;
RQ=0.93 生成柠檬酸;
RQ<0.7 生成的乙醇被当作基质再利用.
★ 菌体在利用不同基质时,其RQ值也不同;
★ 在抗生素发酵中在生长,维持和产物形成阶段的RQ值也不一样.
(3) 二氧化碳浓度的控制
发酵液中CO2浓度受到许多因素的影响,如细胞的呼吸强度,发酵液的流变学特性,通气搅拌程度,罐压大小和设备规模等.值得注意的是,罐内的CO2分压是液体深度的函数.
CO2浓度的控制:根据其对发酵的促进或抑制作用,通过调节通气量和搅拌速率,提高或降低其浓度.
6.2.8 加糖,补料对发酵的影响
及其控制
分批发酵常因配方中的糖量过多造成细胞生长过旺,供氧不足.解决这个问题可在发酵过程中加糖和补料.补料的作用是及时供给菌合成产物的需要.通过补料控制可解除抑制:基质过浓的抑制,产物的反馈抑制以及G分解代谢物的抑制.从而调节菌体的呼吸,以免培养过程受氧的限制.P185
补料的策略:
一次性大量:操作简便,但会造成发酵液瞬时大量稀释,扰乱菌的生理代谢,难于将过程控制在最适合于生产的状态;
多次少量:麻烦些,但更合理;
连续流加:快速,恒速,指数和变速流加.
流加操作控制系统又分为有反馈控制和无反馈控制两类
在反馈控制操作中:
非直接法:溶氧,PH,呼吸商,排气
中的CO2,代谢产物的浓度;
直接法:限制性营养物的浓度(氮源,碳
源,碳氮比)
(由于缺乏直接测量的传感器,此法受限制)

补料应注意的问题
1,料液配比要适当

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