微生物發(fā)酵與發(fā)酵工程.ppt
《微生物發(fā)酵與發(fā)酵工程.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《微生物發(fā)酵與發(fā)酵工程.ppt(114頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 . 微生物發(fā)酵與發(fā)酵工程 一、 微生物發(fā)酵 二、發(fā)酵工程概述 三、應(yīng)用舉例 丙酮丁醇發(fā)酵 一、 微生物發(fā)酵 發(fā)酵 (fermentation) 沒有空氣的生活( life without air) - 巴斯 德 細(xì)胞在厭氧條件下代謝營(yíng)養(yǎng)物獲得能量的生 化反應(yīng) 微生物生長(zhǎng)并進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的過程 發(fā)酵的目的 獲得生物量 獲得目的產(chǎn)物 發(fā)酵的基本流程 保藏菌種 斜面(試管、茄子瓶) 搖瓶( 12級(jí)) 種子發(fā)酵( 1級(jí)或多級(jí)) 主發(fā)酵 后處理 無菌操作 接種間 輻射滅菌 化學(xué)滅菌 空氣過濾 發(fā)酵罐 高壓蒸汽滅菌 通氣系統(tǒng) 過濾滅菌 TC 發(fā)酵溫度 t hr 連續(xù)滅菌 間歇滅菌 發(fā)酵過程的 噬菌體 問題
2、 現(xiàn)象 :發(fā)酵不正常,產(chǎn)量、糖耗、 pH、粘 度、泡沫等 鏡檢 :溶菌現(xiàn)象 防治 : 定期檢查 設(shè)備、管道管件、過濾器等 環(huán)境 藥物 :鰲合劑、抗生素 菌株 :抗性菌株、菌株輪換 發(fā)酵過程的主要控制參數(shù) 溫度 pH 營(yíng)養(yǎng) 溶氧 通氣量 攪拌速度 壓力 發(fā)酵類型 I: 產(chǎn)物是初級(jí)能量代謝的結(jié)果,一般是糖的直接氧化產(chǎn) 物。 A P or A B C P 例:乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵 II: 產(chǎn)物通過能量代謝的間接途徑得到。 A B C D E P 例:檸檬酸發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵 III:產(chǎn)物不是初級(jí)代謝形成的,與微生物細(xì)胞的物質(zhì)代謝 無關(guān)。 例:抗生素發(fā)酵 發(fā)酵方式 批式 (batch)發(fā)酵 補(bǔ)料流加 (f
3、ed batch)發(fā)酵 連續(xù) (continous)發(fā)酵 批式發(fā)酵的產(chǎn)物形成 生長(zhǎng)結(jié)合型 (growth associated):產(chǎn)物形成與生長(zhǎng)的限制 因子相同 非生長(zhǎng)結(jié)合型 (growth unassociated) : 產(chǎn)物形成速度取決于微生物濃度 產(chǎn)物形成速度由與比生長(zhǎng)速度無關(guān)的其它因素決定,不能用動(dòng)力學(xué)方程 描述,但可對(duì)具體的發(fā)酵過程簡(jiǎn)化一些條件后建立數(shù)學(xué)方程 產(chǎn)乳酸發(fā)酵: 發(fā)酵的后處理 后處理在發(fā)酵工業(yè)中的地位: 普通發(fā)酵產(chǎn)品,后處理成本 60% 基因工程發(fā)酵產(chǎn)品,后處理成本 80% 后處理的一般流程: 發(fā)酵液 分離細(xì)胞 濃縮 粗分離 精分離 制成品 后處理工藝的設(shè)計(jì)原則: 產(chǎn)品的性
4、質(zhì) 產(chǎn)品的要求 經(jīng)濟(jì) 環(huán)保 穩(wěn)定 細(xì)胞的分離與破碎 細(xì)胞的分離 過濾(壓濾、抽濾、膜分離) 沉降(重力、離心) 絮凝 細(xì)胞的破碎 物理(超聲、機(jī)械) 化學(xué) 生物 膜分離 微濾( 0.1 - 10 ) 超濾( MW1000 - 100000) 固態(tài)發(fā)酵 固態(tài)發(fā)酵 :微生物在沒有或很少游離水的 潮濕固體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)與代謝的過程 特點(diǎn) :投資少、能耗低、原料廉價(jià) 傳熱傳質(zhì)差、效率低 應(yīng)用 :生物農(nóng)藥、飼料、粗酶、食品等 發(fā)酵條件的優(yōu)化 確定優(yōu)化目標(biāo) T S P + B + s 產(chǎn)率 : P ( g/L ) 轉(zhuǎn)化率 : P/(S s ) ( %, g/g ) 生產(chǎn)強(qiáng)度 : P/T ( g/L.h )
5、其他 確定影響因素 種子:種齡、接種量 培養(yǎng)基:組分、 pH、滅菌條件 環(huán)境:溫度、 pH、通氣、攪拌、壓力、設(shè)備 二、發(fā)酵工程概述 (一)發(fā)酵工程技術(shù)發(fā)展及其意義 發(fā)酵? 生理學(xué)角度: 微生物的無氧呼吸和有氧呼吸 以外的一種生物氧化作用 有機(jī)化合物既是 電子(或氫)供體又是電子(或氫)受體。 工業(yè)生產(chǎn)角度: 利微生物的機(jī)能進(jìn)行物料加 工以獲得工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)(環(huán)境 保護(hù))的過程,又稱微生物工程。 發(fā)酵工程的歷史過程 發(fā)酵現(xiàn)象 釀造食品工業(yè) 非食品工業(yè) 青霉 素 抗菌素發(fā)酵工業(yè) 氨基酸 ,核酸發(fā)酵(代謝 控制發(fā)酵) 基因工程菌 動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培 養(yǎng) 植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng) 藻類細(xì)胞大規(guī)模培
6、 養(yǎng) 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 發(fā)酵工業(yè)的第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn): 非食品工業(yè) 發(fā)酵工業(yè)的第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn):青霉素 抗菌 素發(fā)酵工業(yè) 發(fā)酵工業(yè)的第三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn):切斷支路代謝 轉(zhuǎn)折點(diǎn) :酶的活力調(diào)控 ,酶的合成調(diào)控 (反饋控 制和反饋?zhàn)瓒?),解除菌體自身的反饋調(diào)節(jié) , 特殊調(diào)節(jié)控制的利用突變株的應(yīng)用 ,前體、 終產(chǎn)物、副產(chǎn)物等 發(fā)酵工業(yè)的 近代轉(zhuǎn)折點(diǎn) :基因、動(dòng)物、海 洋 發(fā)酵現(xiàn)象的早期認(rèn)識(shí) 1680年制成顯微鏡 微生物的存在 1857年巴斯德證明了酒精是由活的酵母發(fā)酵 引起的 1897年 畢希納 發(fā)現(xiàn)磨碎的酵母仍使糖發(fā)酵形 成酒精 酶 發(fā)酵工程的早期階段 人們的對(duì)發(fā)酵技術(shù)的認(rèn)識(shí)起始于 19世紀(jì)末, 主要來自于 厭氧發(fā)酵,
7、 如利用酵母菌、乳酸 菌生產(chǎn)酒精、乳酸和各種發(fā)酵食品。 20世紀(jì)初期, 1916年英國(guó)采用梭狀芽孢 桿菌生產(chǎn)丙酮丁醇,德國(guó)采用亞硫酸鹽法生 產(chǎn)甘油(第一次世界大戰(zhàn)) 由食品工業(yè) 向非食品工業(yè)發(fā)展 好氧發(fā)酵技術(shù): 速釀法從乙醇生產(chǎn)醋酸, 通氣法大量繁殖酵母,用米曲霉的麩曲代 替麥芽糖作糖化劑生產(chǎn)酒靖,用微小毛霉 生產(chǎn)干酪。 1933年等人發(fā)明了 搖瓶培養(yǎng)法 代替了 傳統(tǒng)的靜置培養(yǎng)法。生長(zhǎng)均勻,增殖時(shí)間 短。 發(fā)酵工程的重大轉(zhuǎn)折 點(diǎn) 二十世紀(jì)四十年代初,第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā), 青霉素的發(fā)現(xiàn),迅速形成工業(yè)大規(guī)摸生產(chǎn)。 1928年由 Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素 1941年美國(guó)和英國(guó)合作對(duì)青霉素進(jìn)行生產(chǎn)研究
8、 表面培養(yǎng): 1升扁瓶或錐形瓶,內(nèi)裝 200mL麥 麩培養(yǎng)基 40u/ml 1943年沉浸培養(yǎng): 5m3 200u/ml 當(dāng)今: 100m3200m 3 5 -7萬 u/ml 鏈霉素、金霉素、新霉索、紅霉素 主要的技術(shù)進(jìn)展: 通氣攪拌解決了液體深層培養(yǎng)時(shí)的供氧問題。 抗雜菌污染的純種培養(yǎng)技術(shù):無菌空氣、培養(yǎng) 基 滅菌、無污染接種、大型發(fā)酵罐的密封與抗污染 設(shè)計(jì)制造。 意義: 抗生素工業(yè)的發(fā)展 建立了一套完整的好氧發(fā)酵技術(shù),大型攪拌發(fā)酵 罐培養(yǎng)方法 推動(dòng)了整個(gè)發(fā)酵工業(yè)的深入發(fā)展 為現(xiàn)代發(fā)酵工程奠定了基礎(chǔ) 學(xué)科發(fā)展與屬性 微生物利用工業(yè)的迅速發(fā)展 產(chǎn)生了 生化工程學(xué)科 發(fā)酵工程的三大學(xué)科基礎(chǔ) 微生
9、物學(xué)、 生物化學(xué)及生化工程 現(xiàn)代生物技術(shù) 分子生物學(xué) 與發(fā)酵工程 20世紀(jì) 50年代: 氨基酸發(fā)酵工業(yè) 谷氨酸、賴氨酸 核酸發(fā)酵工業(yè) 肌苷酸、烏苷酸 微生物變異株通過代謝調(diào)節(jié) 代謝控制發(fā)酵技術(shù) 切斷支路代謝轉(zhuǎn)折點(diǎn) : 酶的活力調(diào)控 , 酶的合 成調(diào)控 (反饋控制和反饋?zhàn)瓒?) 解除菌體自身的 反饋調(diào)節(jié) ,特殊調(diào)節(jié)控制的利用 ,突變株的應(yīng)用 ,前體、 終產(chǎn)物、副產(chǎn)物等 20世紀(jì) 70年代 細(xì)胞融合技術(shù)、基因操作技術(shù)等生物技術(shù)發(fā)展, 打破了生物種間障礙,能 定向地制造出新的有用的微 生物 : 增加微生物體內(nèi)控制代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的 基因拷貝數(shù) ,可 以大幅度地提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量 將動(dòng)、植物或某些微生物特
10、有產(chǎn)物的 控制基因 植入細(xì) 胞中,快速經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)這些產(chǎn)物 將具有不同性能的多種 質(zhì)粒 植入,使新菌株在清除污 染或以非糧食物質(zhì)為原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)或環(huán)境保護(hù) 人類基因組測(cè)序完成的后向 功能基因組 學(xué) 轉(zhuǎn)變 功能基因及其表達(dá)產(chǎn)物的 獲得。 細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的優(yōu)化技術(shù)對(duì)當(dāng)前生物技術(shù) 產(chǎn)業(yè)以及今后的潛在發(fā)展具有重要影響。 發(fā) 酵 工 程 利用微生物進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn) 效益與意義 抗生素、生物制藥、氨基酸、核苷酸、 有機(jī)酸、飼料添加劑、微生態(tài)制劑、 生物農(nóng)藥、生物肥料等 醫(yī)藥、輕工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè) 基因工程藥物、疫苗及抗體產(chǎn)品 化學(xué)工程 生物化工 生物加工行業(yè) 傳統(tǒng)生物技術(shù) 現(xiàn)代生物技術(shù) 基因工程菌
11、發(fā)酵 (二)發(fā)酵過程生產(chǎn)方式 發(fā)酵生產(chǎn)的基本類型 固體發(fā)酵 液體發(fā)酵 基本操作模式 沙土或冷凍保貯菌株 斜面菌種培養(yǎng) 菌體或孢子懸浮液制備 種子擴(kuò)大培養(yǎng) 發(fā)酵 發(fā)酵液處理 提取與精制 制劑制 造 成品檢驗(yàn)與包裝出廠 固體發(fā)酵 將發(fā)酵原料及菌體吸附在疏松的固體支持物 (載體)上,通過微生物代謝活動(dòng),使發(fā)酵原料轉(zhuǎn) 化為發(fā)酵產(chǎn)品 淺層發(fā)酵、轉(zhuǎn)桶發(fā)酵和厚層通氣發(fā)酵 優(yōu)點(diǎn): 設(shè)備簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)便、能耗低、原料粗放、 不易污染、產(chǎn)物回收耗溶劑少,所生廢水少。 缺點(diǎn): 占地面積大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、傳質(zhì)傳熱困難、 產(chǎn)率和收率低、副產(chǎn)物多、培養(yǎng)過程質(zhì)量控制難、 不適合一些復(fù)雜調(diào)控操作發(fā)酵 液體發(fā)酵生產(chǎn) 發(fā)酵原料制成液
12、體培養(yǎng)基, 表面發(fā)酵和深層發(fā)酵 深層發(fā)酵: 菌體或菌絲體均勻分散在液體培養(yǎng)基 中,通氣或不通氣 優(yōu)點(diǎn): 占地面積少,生產(chǎn)規(guī)模大; 發(fā)酵速度快,生產(chǎn)效率高; 生產(chǎn)機(jī)械化,易于自動(dòng)化控制,勞動(dòng)生產(chǎn)率高; 發(fā)酵設(shè)備緊湊,傳熱傳質(zhì)良好,生產(chǎn)便于管理; 副產(chǎn)物少,有利于產(chǎn)品提取,產(chǎn)品質(zhì)量高 類型 :分批發(fā)酵,補(bǔ)料分批發(fā)酵,連續(xù)發(fā)酵 分批發(fā)酵 一次性投入有限數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物,滅菌后接 種入所要培養(yǎng)的微生物,然后控制適宜的發(fā) 酵罐條件(溫度、通氣、攪拌速度、 pH等) 非恒態(tài)培養(yǎng) ,營(yíng)養(yǎng)成分不斷減 少,微生物相應(yīng)生長(zhǎng),產(chǎn)物不斷形成 補(bǔ)料分批發(fā)酵 分批發(fā)酵中間歇地或連續(xù)地補(bǔ)加含有限制性營(yíng)養(yǎng) 物的培養(yǎng)基,到某一定時(shí)間
13、產(chǎn)物才從罐內(nèi)放出 。 優(yōu)點(diǎn): 通過調(diào)節(jié)在發(fā)酵罐中的營(yíng)養(yǎng)物濃度,可避免代謝調(diào) 節(jié)中的抑制、阻遏或毒性對(duì)生長(zhǎng)的抑制; 可避免一次投料過多,造成細(xì)胞大量生長(zhǎng),溶解不 足,通氣攪拌無法適應(yīng); 營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌的營(yíng)養(yǎng)物量的控制,高效率積累產(chǎn)物; 揮發(fā)性物質(zhì)的低濃度控制; 半連續(xù)(代放)發(fā)酵 在補(bǔ)料分批發(fā)酵基礎(chǔ)上以一定的間隔時(shí)間從發(fā)酵 罐中多次放出一定體積的發(fā)酵液,直到發(fā)酵終結(jié)才全 部放出發(fā)酵液。 優(yōu)點(diǎn): 具有補(bǔ)料分批發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn); 控制比生長(zhǎng)速率使菌體代謝酶體系處于最優(yōu); 提高發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力(發(fā)酵指數(shù)); 適合于菌體生長(zhǎng)較快的半關(guān)聯(lián)生長(zhǎng)的次級(jí)代謝產(chǎn)物; 適用于多罐發(fā)酵車間的代放安排集中分離提取。 連續(xù)培養(yǎng)
14、以一定速度向發(fā)酵罐內(nèi)連續(xù)供給新鮮培養(yǎng)基的同時(shí), 將含有微生物和產(chǎn)場(chǎng)的培養(yǎng)液以相同速度從發(fā)酵罐內(nèi) 放出,發(fā)酵罐內(nèi)液量維持恒定。 經(jīng)過一定時(shí)問培養(yǎng)后,培養(yǎng)物就近似于恒定狀態(tài) 的生長(zhǎng)和代謝,這時(shí)所有物質(zhì)(營(yíng)養(yǎng)物、產(chǎn)物、微生 物細(xì)胞等)的濃度、環(huán)境的物理狀態(tài)(如 pH、 DO) 以及比生長(zhǎng)速率等始終維持不變,即穩(wěn)定狀態(tài)。 特點(diǎn): 恒定的 生理狀態(tài)(比生長(zhǎng)速率恒定),有利于 微生 物生理特性和遺傳特性的研究 -動(dòng)力學(xué)和最適 培養(yǎng)條件的研究; 基質(zhì)在發(fā)酵罐中停留時(shí)間短,原材料轉(zhuǎn)化率低, 只能適用在生長(zhǎng)快的微生物菌體; 在長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)過程中菌種易變異,有可能產(chǎn)生適 應(yīng)特殊環(huán)境的 負(fù)變異 菌株,而且易于染菌。
15、發(fā)酵過程的重要環(huán)節(jié) 菌種來源: 生產(chǎn)菌的篩選、單菌和混合菌、 篩選方案的設(shè)計(jì)、含微生物材料的選擇與預(yù) 處理、分離培養(yǎng)基、菌種的平板培養(yǎng)(不同 溫度和時(shí)間)、菌落的選擇。 菌種選育: 自然選育、誘變選育、雜交雜育、 原生質(zhì)體融合、基因工程改造、 DNA突變技 術(shù)。 培養(yǎng)基成分及來源: 碳源、氮源、無機(jī)鹽及 微量元素、前體促進(jìn)劑和抑制劑;斜面、搖 瓶、種子、發(fā)酵 純種發(fā)酵與無菌技術(shù): 培養(yǎng)基滅菌、無菌 空氣、密閉設(shè)備與罐壓、無污染接種 種子擴(kuò)大培養(yǎng): 一級(jí)或多級(jí)種子制備、種 子質(zhì)量控制 發(fā)酵工藝控制: 溫度、通氣量、攪拌、消 泡沫、 pH、 DO、培養(yǎng)基配比、菌絲形態(tài)、 放罐時(shí)間、接種量、其他各種
16、操作 發(fā)酵罐與計(jì)算機(jī)控制: 通氣、攪拌、密閉、 各種高級(jí)控制 輔助設(shè)備 公用系統(tǒng): 空壓房、冷凍設(shè)備、鍋爐房、 水系統(tǒng)、污水處理、發(fā)電廠 原材料倉(cāng)庫(kù)與配料間: 后提取車間與成品倉(cāng)庫(kù): 菌種保存與種子制備實(shí)驗(yàn)室: 中間分析實(shí)驗(yàn)室: 發(fā)酵車間設(shè)計(jì) 工藝流程: 菌種、種子培養(yǎng)、發(fā)酵、控制條 件(溫度、時(shí)間、)、技術(shù)水平 設(shè)備平衡: 生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)、 設(shè)備平衡計(jì)算 車間設(shè)計(jì): 平面與立面布置、管路設(shè)針 廠區(qū)設(shè)計(jì): 風(fēng)向、綠化、人流與物流、生 活區(qū)與工廠區(qū) 人員崗位與運(yùn)行管理設(shè)計(jì): 基建及施工設(shè)計(jì): (三)發(fā)酵工程研究的主要現(xiàn)狀和問題 提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,降低成本,提高 產(chǎn)品質(zhì)量 :
17、控制不同的操作條件時(shí),有完全不 同的產(chǎn)量和質(zhì)量結(jié)果 優(yōu)化 從小罐放大到生產(chǎn)罐,有很大差異, 可能要失敗 放大 菌種選育 基因工程菌的構(gòu)建 忽視了生物反應(yīng)器中 工程問題 所必 須加以考慮的工藝變化和過程優(yōu)化。 采用人工經(jīng)驗(yàn)為主的靜態(tài)操作 背景 過程優(yōu)化 發(fā)酵過程計(jì)算機(jī)控制 傳感器: DO、 pH、 排氣成份分析系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng): 單片智能 、 工控機(jī) 、 pLC 、 DCS 執(zhí)行器件: 杯式補(bǔ)料系統(tǒng) 參數(shù)自動(dòng)控制回路 溫度 自動(dòng)控制;通氣流量自動(dòng)控制;罐壓自動(dòng)控制 pH調(diào)節(jié)(手控或自控); DO與轉(zhuǎn)速、通氣流量程序 串級(jí)調(diào)節(jié) 背景 發(fā)酵工程控制 “ 內(nèi)部控制 ” : 如何改變細(xì)胞的遺傳組成
18、和 “ 發(fā)酵工程控制 ” 細(xì)胞的代謝生理特性 “ 外部控制 ” : 物理和化學(xué)環(huán)境條件控制 外部控制是基于內(nèi)部控制調(diào)節(jié),但是在研究和過渡的方法上 又是不同的。 生化工程所面臨的任務(wù) 就是在 已 提供高產(chǎn)菌株 的基礎(chǔ)上,如何把這些高 產(chǎn)菌種在培養(yǎng)過程中進(jìn)一步考察它的 生理生化特性 ,穩(wěn)定 或改進(jìn)微生物反應(yīng)工藝過程,這里不僅要求對(duì)生物物性的 動(dòng)態(tài)有詳盡的了解,對(duì)生化反應(yīng)做定量的和動(dòng)力學(xué)方面的 考察,還需具有 工程學(xué)的技巧 ,才能充分發(fā)掘和利用生物 體系的潛力。 另一方面,計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展也在客 觀上為分析和優(yōu)化控制這種復(fù)雜的發(fā)酵過 程提供基礎(chǔ),因此,借助于 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 對(duì) 發(fā)酵過程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
19、,分析和控制就愈 來愈成為人們的迫切要求 。 生理生化特性 微生物生長(zhǎng)和反應(yīng)過程研究 微生物的生長(zhǎng)反應(yīng)特性是發(fā)酵過程優(yōu)化的最重要的出發(fā)點(diǎn)。 基質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞、胞內(nèi)反應(yīng)、代謝產(chǎn)物的胞內(nèi)外分泌等全過 程進(jìn)行分析 胞內(nèi)反應(yīng)中分解代謝、合成代謝和大分子物質(zhì)合成之間的 物質(zhì)和能量的關(guān)系 發(fā)酵過程的化學(xué)計(jì)量學(xué)和熱力學(xué)研究 經(jīng)過 1000多步胞內(nèi)反應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為代謝產(chǎn) 物和細(xì)胞成分,一般把細(xì)胞看作一個(gè)開放的 黑箱系統(tǒng) 化學(xué)計(jì)量學(xué) 主要研究有關(guān)發(fā)酵過程中反應(yīng) 組分組成變化的規(guī)律,把生物反應(yīng)器中微生 物細(xì)胞活動(dòng)用化學(xué)元素的平衡式來表示 熱力學(xué) 研究只強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的起始態(tài)和終止態(tài), 給出反應(yīng)可能進(jìn)行到的最大程度。在發(fā)酵 工
20、程中常以得率系數(shù)概念 Yi/j對(duì)各種基質(zhì)形 成菌體或產(chǎn)物的潛力進(jìn)行評(píng)價(jià) 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與生物反應(yīng)工程 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是發(fā)酵過程優(yōu)化研究的核心內(nèi)容, 主要研究生物反應(yīng)的速率及其影響因素 通過基質(zhì)消耗、細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的數(shù)學(xué)描述,反 映微生物系統(tǒng)的狀態(tài)特征 提出了許多數(shù)學(xué)模型:經(jīng)驗(yàn)?zāi)P汀C(jī)理模型;統(tǒng) 計(jì)模型和非統(tǒng)計(jì)模型;結(jié)構(gòu)模型和非結(jié)構(gòu)模型 實(shí)際發(fā)酵過程是在生物反應(yīng)器中進(jìn)行,這就是 宏觀動(dòng)力學(xué)研究,逐漸發(fā)展成生物反應(yīng)工程 數(shù)學(xué)模型 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化 系統(tǒng)識(shí)別 自適應(yīng)控制 專家系統(tǒng) 、 模糊控制 、 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 各種混沌現(xiàn)象的研究 實(shí)際工廠生產(chǎn) 效果不明顯 背景 現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用 數(shù)學(xué)模型 靜
21、態(tài)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化 系統(tǒng)識(shí)別 自適應(yīng)控制 專家系統(tǒng) 、 模糊控制 、 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 各種混沌現(xiàn)象的研究 實(shí)際工廠生產(chǎn) 效果不明顯 過程放大 因次分析法 經(jīng)驗(yàn)法則法 數(shù)學(xué)模擬法 時(shí)間常數(shù)法 幾何相似 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)相似 流體動(dòng)力學(xué)相似 同時(shí)滿足這些相似條件是不可能的 當(dāng)在小試研究時(shí)某一個(gè)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生影響的重 要因素設(shè)有被觀察到,而這個(gè)因素恰恰在放大時(shí) 成為關(guān)鍵因子時(shí),就會(huì)造成整個(gè)發(fā)酵過程的失敗。 背景 微生物學(xué) 生物化學(xué) 分子生物學(xué) 發(fā)酵工藝學(xué) 化學(xué)工程 現(xiàn)代控制理論 各種工程開發(fā) 參數(shù)檢測(cè) (自動(dòng)或手工檢測(cè) ) 綜合性研究: 定性和定量的措述 工業(yè)生產(chǎn) 生化工程傳感器與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理作為一個(gè)獨(dú)立的 技術(shù)領(lǐng)域
22、被人們重視 在線計(jì)算機(jī) 多學(xué)科發(fā)展與綜合 仍舊局限于尋求培養(yǎng)基配方和最佳的溫度 、 pH、 DO等 缺乏微觀的實(shí)時(shí)的代謝調(diào)控 代謝調(diào)控研究 代謝工程研究 發(fā)酵過程酶學(xué) 研究的困難 過程數(shù)據(jù)采集 和處理的困難 發(fā)酵工藝優(yōu)化研究 的基本思路 發(fā)酵罐 測(cè)量參數(shù)及其變化的意義缺乏理解 最佳工藝控制點(diǎn)為依據(jù)的靜態(tài)操作 方法 , 只是化學(xué)工程宏觀動(dòng)力學(xué)概 念在發(fā)酵工程上的簡(jiǎn)單延伸 , 缺乏以細(xì)胞代謝流分析與控制為核 心的研究?jī)?nèi)容 背景和原理 發(fā)酵過程優(yōu)化與放大仍是 一個(gè)令人困惑的問題 ? 對(duì)于活體細(xì)胞調(diào)控來說,采用傳統(tǒng)的 生物學(xué)方法或化學(xué)工程的 調(diào)控 方法,存在 很大的問題,國(guó)內(nèi)外都沒有很好解決 。 背景
23、 三、發(fā)酵舉例 制造微生物生物量 PHB發(fā)酵 黃原膠發(fā)酵 二元酸發(fā)酵 丙酮酸發(fā)酵 乙醇發(fā)酵 Vc發(fā)酵 制造微生物生物量 單細(xì)胞蛋白 假絲酵母 (Candida sp.)等 面包酵母 釀酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 微生物肥料 根瘤菌 (Rizobium sp.) 微生物農(nóng)藥 蘇云金桿菌 (Bacillus thuringiensis) 三次采油 解烴棒桿菌 (C.hydrocarboclastus) 等 環(huán)境治理 芽孢桿菌 (Bacillus sp.)等 卡介苗 無毒結(jié)核分枝菌 (Mycobacterium tuberculosis) PHB發(fā)酵 (glycol
24、ysis) Glucose pyruvate acetyl-CoA TCA 3-ketothiolase acetate acetoacetyl-CoA reductase R-(-)-3-hydroxybutyryl-CoA PHA synthesis 氮源限制 PHB 黃原膠發(fā)酵 野油菜黃單胞菌( Xanthomonas campestris)產(chǎn) 生的胞外多糖,發(fā)酵液粘度可達(dá) 7000cp 非牛頓型發(fā)酵 二元酸發(fā)酵 CH3(CH2)nCH3 -oxidation CH3(CH2)nCOOH CH3(CH2)n-2COOH -oxidation HOOC(CH2)nCOOH 水 、 油 、
25、氣 、 固多相反應(yīng) -氧化與 -氧化 丙酮酸發(fā)酵 Glu Lat Pyr EtOH TCA 營(yíng)養(yǎng)(維生素、氨基酸)限制 溶氧控制 乙醇發(fā)酵 產(chǎn)物抑制問題 原料成本問題 Vc二步法發(fā)酵 弱氧化醋桿菌 “ 大、小 ” 菌混合 山梨醇 山梨糖 2-酮基 -L-古龍酸 丙酮丁醇發(fā)酵 丙酮丁醇是良好的有機(jī)溶劑機(jī)合成工業(yè)的重要原 料。 1861年 巴斯德 發(fā)現(xiàn)細(xì)菌能產(chǎn)生丁醇。 1866年英 國(guó)最早用 丁二烯 作為合成橡膠的原料加速了丙 酮丁醇工業(yè)的商品化生產(chǎn)。 1908 1911年汽車工 業(yè)需要橡膠,制造人造橡膠的丙酮丁醇需要量大 增。 1914年 Chain Weizmann分離到丙酮丁醇菌, 丙酮丁醇
26、產(chǎn)量提高 4倍,使該行業(yè)開始進(jìn)入 工業(yè)發(fā) 酵 生產(chǎn)階段。 1916年在第一次世界大戰(zhàn)期間,丙酮用于 制造無煙火藥,需量劇增,于是著手研究 發(fā)酵法 生產(chǎn)的改進(jìn),直到 1930年完成生產(chǎn) 工藝。發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮丁醇一直是當(dāng)時(shí)的 主要方法。 1960年后,由于以石油為原料的 化學(xué)合成 丙酮丁醇更經(jīng)濟(jì),美國(guó)和其它一些國(guó)家相 繼停止了發(fā)酵生產(chǎn)。我國(guó)現(xiàn)在是兩種方法 并用。 一、 丙酮丁醇的生產(chǎn)方法 (一 )合成法 例如,用稀酒精催化制丙酮, 用石油氣中的丙烯制成 異丙醇 ,再經(jīng) 氧化 脫氫 制丙酮;用丙烯與苯制成異丙苯,再 氧化制丙酮及苯酚。丁醇的合成有 乙醛縮 合加氫 、丙烯羧化加氫和乙醇直接合成丁 醇等
27、。(如下式) (二 )發(fā)酵法 和酒精發(fā)酵 樣,以淀粉質(zhì)、 紙漿廢液、糖蜜和野生植物等為原料,利 用丙酮丁醇菌所分泌的 酶 來分解淀粉成糖 類再經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)變化,生成丙 酮、丁醇和乙醇等產(chǎn)物,同時(shí)還產(chǎn)生大量 的 CO2棚 H2等副產(chǎn)品。 二、 淀粉質(zhì)原料的丙酮丁醇發(fā)酵 丙酮丁醇菌在廣義上屬于 丁酸菌族 。丁酸 菌是嫌氣性的,有鞭毛,能運(yùn)動(dòng)的桿 菌在產(chǎn)生孢子時(shí)成為紡錘狀或鼓槌狀。 細(xì)胞內(nèi)含有淀粉拉,能被碘液染成深藍(lán)色。 丙酮丁醇菌除具有丁酸菌的通性外,還具 有能發(fā)酵產(chǎn)生丙酮、丁醇等中性產(chǎn)品的能 力。 在中性培養(yǎng)基中發(fā)酵時(shí),一般丁酸菌和丙 酮菌均能產(chǎn)生 丁酸和醛酸 、當(dāng)培養(yǎng)基的酸 度增加到一定
28、數(shù)值后,一般丁酸菌即停止 發(fā)酵,并且菌體的繁殖也停止但是丙醇 丁醇菌則不然,當(dāng)培養(yǎng)基的 酸度達(dá)到最高 點(diǎn) 后,由于有脫羧能力,酸度反而下降, 并且產(chǎn)生中性的產(chǎn)品 -丙酮、丁醇 、乙 醇等 (圖 3 1)。 由于丙酮丁醇菌的上述持性,為區(qū)別于 般丁酸菌,將能引起丙酮、丁醇發(fā)酵的細(xì) 菌命名為 丙酮丁醇菌 。幾種與丙酮丁醇茵 類似的梭菌簡(jiǎn)述如表 3 1。 (1)丙酮丁梭菌 :能發(fā)酵玉米、馬鈴薯等淀粉質(zhì)原 料和蔗糖等糖質(zhì)原料而產(chǎn)生溶劑, CO2, H2和少 量有機(jī)酸。溶劑的比例為: 6份丁醇 3份丙酮: 1 份乙醇,即 B: A: E 6:3:1,不同的變異株有不 同的比例數(shù)。 發(fā)酵溫度為 35-36
29、 用玉米發(fā)酵時(shí)玉米濃度為 5 一 8,用馬鈴薯時(shí),發(fā)酵醪中鮮馬鈴薯量為 20 ,在 48 60 h就可以發(fā)酵結(jié)束。 二、 淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)丙酮丁醇的流程 三、種母的培養(yǎng)與制備 (一 ) 丙酮丁醇菌的分離與純化方法 在土壤、細(xì)泥、糞便中及新鮮果實(shí)、蔬菜的表面 上均有丙酮丁醇菌存在。利用它的孢子的嫌氣 性和耐熱性,可以采用熱淘汰法和單細(xì)胞分離 法以獲得優(yōu)良的菌種。 由于丙酮、丁醇發(fā)酵時(shí),易受雜菌侵染而導(dǎo)致酸 敗所以,丙酮丁醇工廠須經(jīng)常進(jìn)行菌種的分離 與純化工作,以保證正常生產(chǎn)。 所謂 熱淘汰法 ,即將含有丙酮丁醇菌的試 樣接入 5的玉米醪試管內(nèi)再放在沸水浴 中 1-1 5min,殺死不耐熱的雜菌和熱
30、抵抗 力較差的孢子,而保留對(duì)熱抵抗力較強(qiáng)的 丙酮丁醇菌孢子,然后在爆氣狀態(tài)下培養(yǎng)。 培養(yǎng)液產(chǎn)生大量氣體,這時(shí)可轉(zhuǎn)接到新鮮 培養(yǎng)基試管內(nèi),同法進(jìn)行熱淘汰和嫌氣培 養(yǎng),如此反復(fù)多次,即可獲得較好的菌株。 欲獲得 純培養(yǎng) 或者需從發(fā)酵醪中選取優(yōu)良 菌株,可用嫌氣平板進(jìn)行單菌落分離。如 用有明膠或碳酸鈣的培養(yǎng)基,則可能出現(xiàn) 溶解圈 。然后接入玉米醪中測(cè)定氣體產(chǎn)生 量和丙酮產(chǎn)量。獲得的優(yōu)良菌種用沙土管 保存。 1 試管菌種的培養(yǎng) :選取優(yōu)良菌種的砂土孢子 1 2g,接入 10 m l 5濃度的玉米醪中,并將此管在 100 C沸水中熱處理 1 2 min,急速冷卻至 37 然后置于真空干燥器內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng) (
31、2666 Pa 以下溫度保持在 37 39 )。 2種母瓶培養(yǎng) :將一支試管菌種接種到盛有 5濃度的玉米醪液的種母瓶中,在常壓下 培養(yǎng) 24h,即可接入第一種母瓶。一船丙酮 丁醇菌孢子萌發(fā)時(shí),要求嫌氣條件較高, 營(yíng)養(yǎng)體繁殖時(shí),由于本身產(chǎn)生的 H2和 CO2 已能滿足嫌氣條件。 3第一種母罐 :其中盛有 6濃度的玉米 醪接入種母瓶的醪液培養(yǎng) 12一 15h后,即 可按入第二種母罐。 4第二種母罐 :其中盛有 8濃度的玉米 酵,接入第一種母罐酵液,培養(yǎng) 20 h左右, 然后將總量 l 3一 1 2送入發(fā)酵罐。 制備種醪的方法有間歇調(diào)制種醪法,半 連續(xù)調(diào)制種酵法,利用部分發(fā)酵醪制種醪 法。 四、發(fā)酵
32、 (一 )發(fā)酵醪制備 目前國(guó)內(nèi)都以 8玉米粉作 發(fā)酵酵。原料經(jīng)粉碎蒸煮即可。蒸煮發(fā)酵 醪時(shí)常加入一定量的廢醪 (10-25%),這不 僅增加部分營(yíng)養(yǎng),而且降低粘度。蒸煮過 程也是滅菌 過程,因而蒸煮多以高溫連續(xù)蒸煮為主 (方 法同酒精發(fā)酵 )然后 冷卻進(jìn)入發(fā)酵罐,制備好的種醪也從種母 罐同時(shí)流入發(fā)酵罐。 (二 )發(fā)酵過程生化變化 發(fā)酵過程通常經(jīng)過 三個(gè)階段,即前發(fā)酵期、主發(fā)酵期和后發(fā) 酵期,整個(gè)發(fā)酵過程經(jīng) 40一 72h結(jié)束。 1前發(fā)酵期 :主要為 種菌 繁殖期。細(xì)胞數(shù) 激增,酸度增加,所以又稱為增酸期,由 于丙酮丁醇菌細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果,也產(chǎn)生少 量的溶劑,主要的發(fā)酵產(chǎn)品為 醛酸、丁酸、 氫氣、
33、二氧化碳等。 此時(shí) 淀粉 的消耗量為 30左右,丙酮丁醇菌和 其它細(xì)菌不同,它所需的誘發(fā)期很短,很快即 可增殖,通常前發(fā)酵期為開始發(fā)酵后的 15 18h。 2 主發(fā)酵 期:丙酮丁醇菌已能旺盛發(fā)揮它的發(fā) 酵特性,將前一階段產(chǎn)生的醋酸、丁酸等變?yōu)?丙酮、丁醇 等溶劑的階段 在此階段氣體發(fā)生量達(dá)到最高蜂,溶劑生 成很快,酸度下降至原有酸度的 1 2左右, 所以又稱 減酸 期,此時(shí)期在 18 40 h后。 3 后發(fā)酵 期:酸度達(dá)最低后,又稍為上升,維 持 定水平至發(fā)酵結(jié)束,所以又稱酸度復(fù)升期。 此時(shí)所積聚的酸主要為不揮發(fā)酸,揮發(fā)酸量和溶 劑也稍有增加,但是由于丙酮丁醇菌在此時(shí)期開 始自溶,以及部分丙酮
34、丁醇菌產(chǎn)生孢子所以活 動(dòng)的丙酮丁醇菌逐漸減少,發(fā)酵逐漸衰弱以至結(jié) 束。此時(shí)期在 40一 70 h。 (三 )發(fā)酵的方法 有間歇發(fā)酵法 (包括一次加料法、分次流加 法 )串聯(lián)式發(fā)酵法相連續(xù)發(fā)酵法,目前多采 用 串聯(lián) 法和 連續(xù)發(fā)酵 法。 (四 )影響發(fā)酵的主要因素 1 溫度 :最適發(fā)育溫度為 36 37 。正 常生長(zhǎng)時(shí)期最高溫度為 40 左右,有試驗(yàn) 表明,當(dāng)發(fā)酵溫度增高時(shí)溶劑產(chǎn)量降低, 殘余糖量增加。 2培養(yǎng)基的 PH值 :培養(yǎng)基 中性 時(shí),丙酮丁 醇菌具有使淀粉發(fā)酵成丁酸、醋酸等的能 力,而使 pH下降,而在 酸性 培養(yǎng)基中具有 將醋酸、丁酸變?yōu)楸〈嫉哪芰Γ?丁醇菌繁殖的最適 pH值
35、為 5.5 7.0。 3培養(yǎng)基的 氧化還原值 :丙酮丁醇菌是嫌 氣菌。氧對(duì)它有毒害作用。嫌氣條件不僅 和氧有關(guān),而且更和培養(yǎng)基的氧化還原值 有關(guān)。 通常 rH2 7 9能正常發(fā)酵,當(dāng) rH2向氧化 方面變動(dòng)為 10 2時(shí)則不能進(jìn)入第二階段 發(fā)酵;當(dāng) rH2再大時(shí),菌種不僅不能發(fā)育而 且逐漸死亡。 當(dāng) PH低于 4或高于 8時(shí),細(xì)菌的繁殖完 全停止,不同的生長(zhǎng)階段有所不同, 第一階段 pH值可以較高,如果開始 pH 過低,丙酮丁醇菌會(huì)生長(zhǎng)不良,在發(fā) 酵第二階段,最適 PH值下降為 4 3 5 3較適合。 丙酮丁醇菌因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)能產(chǎn)生 氫氣、 CO2, 所以,只要開始發(fā)酵時(shí)能建立嫌氣狀態(tài), 以后則由
36、于培養(yǎng)基繼續(xù)為放出的氫和 CO2 所飽和,就能阻止空氣中氧氣入內(nèi),并且 醪液是膠狀物,培養(yǎng)基的粘度和固體顆粒 對(duì)造成嫌氣條件也有幫助。 4醪液與發(fā)酵產(chǎn)物濃度 :丙酮丁醇菌雖然 能產(chǎn)生丙酮丁醇,但如果醪液中丙酮丁醇量 過高 時(shí),對(duì)菌本身有 毒害 。所以丙酮丁醇 發(fā)酵時(shí)所采用的醪液濃度 般為 8一 10 。 在發(fā)酵醪內(nèi)溶劑的最高濃度只能達(dá)到 25g/L(2 5 )。其中包括丙酮 0.85丁 醇 1.5,乙醇 0.15。發(fā)酵醪中丁醇量如 超過 1 5,對(duì)丙酮丁醇菌則有 抑制 作 用因此丙酮丁醇發(fā)酵時(shí),醪液的濃度需 要配合菌種能忍耐溶劑的濃度來決定。 其它如發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的 糠醛 ,原料中的 單 寧 等對(duì)
37、發(fā)酵都有一定影響。 三、 如何提高溶劑產(chǎn)量 為了增強(qiáng)發(fā)酵法的競(jìng)爭(zhēng)力,提高溶劑產(chǎn)量是 根本任務(wù)。 1菌種選育。 由于菌本身受溶劑的影響 很大,特別是丁醇的濃度,在發(fā)酵液中一般 達(dá)到 1% 時(shí),即為致命的水平 (丙酮的毒性較 低,一般菌能耐 2.9的濃度 )因此,溶劑 產(chǎn)量的高低往往與菌株對(duì) 丁醇的耐力 有關(guān)。 在丁醇的存在下,采用常規(guī)的誘變手段 (如 亞硝基胍 ),可以獲得一定量的高產(chǎn)菌株。 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)耐丁醇的突變株與野生型菌株的細(xì) 胞膜 類脂成分 有所不同。 當(dāng)野生型菌株的生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí),不飽 和脂肪酸的百分率與飽和脂肪酸百分率比 值的增加是一致的,可是耐丁醇菌株,在 同一時(shí)期在這 比率上呈現(xiàn)出
38、明顯的變化, 即 不飽和脂肪酸 的比例隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加。 這表明,通過合成不飽和脂肪酸,耐丁醇 的突變株可建立起一種補(bǔ)償由丁醇引起 膜 流動(dòng)效應(yīng) 的機(jī)制,它使得微生物維持在 種等粘度的膜狀態(tài)。 Westhuizem等人曾報(bào)道丙酮丁醇梭菌 (1yt-1)的不產(chǎn) 自溶素 突變株比親本菌株 (P262)更抗丁醇,說明耐丁醇和自溶素活 力間有一定的相關(guān)性對(duì)于丙酮丁羧菌的基 因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)也做了各種基礎(chǔ)研究,尚有很 多難點(diǎn) 未能突破 ,如外源 DNA難于進(jìn)入丙 酮丁醇菌內(nèi),沒有合適的用于轉(zhuǎn)導(dǎo)的克隆 載體 等。 2發(fā)酵過程中, 加入乙酸和丁酸 的作用。 有一試驗(yàn)表明,在正常的培養(yǎng)基中,于接 種后和培養(yǎng) 24h
39、后加入 2g/L和 5g/L或 2g/L的 乙酸和丁酸,其效果見表 3 2。 從表 3 2中可以看出,接種后加入 2g/L的乙 酸 ,可增加丙酮的形成總?cè)軇┻_(dá) 23 4, 并使糖的轉(zhuǎn)化率從 32 4提高到 34 1。 加入 2g L丁酸 ,則增加總的溶劑量,糖轉(zhuǎn) 化率達(dá) 35 1。同時(shí)加入合適濃度的 乙酸 和丁酸 ,總?cè)軇┻_(dá)到 24.7g L,丁醇與丙酮 的比為 2。 3消除培養(yǎng)液內(nèi)還原性化合物,如用真空法、通 氯法等消除氫氣,有利于提高產(chǎn)量。 4培養(yǎng)液 適當(dāng)?shù)奶嫉?是獲得正常的溶劑產(chǎn)量的 關(guān)鍵,高與低的比例均非適宜。 5消除溶劑對(duì)菌的抑制作用,如加蓖麻油活性 炭、多種聚合樹脂等的吸附發(fā)酵;
40、加入油醇等的 萃取發(fā)酵; 不斷的移去產(chǎn)生的溶劑 , 不斷的補(bǔ)加 碳源 (見圖 3 2)。 7 固定化細(xì)胞 的溶劑生產(chǎn)。例如,可以用海 藻酸鈣固定菌細(xì)胞或孢子以 N2維持嫌氣和無菌。 固定的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞如果處于溶劑產(chǎn)生期,在整個(gè)延 續(xù)期間,溶劑會(huì)連續(xù)產(chǎn)生。 固定化孢子可以避免細(xì)胞代謝活動(dòng)的干擾。在 膠體內(nèi)的活性細(xì)胞充分生長(zhǎng)后,能夠恢復(fù)高生產(chǎn) 能力,結(jié)果表明連續(xù)生產(chǎn)完全可能。固定化細(xì)胞 的 丁醇產(chǎn)率 比常規(guī)的分批工藝要高得多。 四、 溶劑產(chǎn)生的調(diào)節(jié) 最近實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有助于更好理解培養(yǎng)基組 成對(duì)丙酮丁醇菌的影響。未解離的丁酸似 乎是調(diào)節(jié)溶劑產(chǎn)生的主要因子,圖 3 3推 斷菌體生長(zhǎng)和代謝受 本身代謝物 調(diào)節(jié)的示 意圖。未解離的丁酸抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)酸, 同時(shí)啟動(dòng)丁醇的產(chǎn)生。 NH4+ 激活細(xì)胞生 長(zhǎng)和產(chǎn)酸,但過剩的氮抑制溶劑的產(chǎn)生。 分批發(fā)酵中,未解離的丁酸濃度在 0.2- 0.4g/L,即出現(xiàn)抑制生長(zhǎng)和產(chǎn)酸 。未解離 酸濃度達(dá) 0 5 1 5g/L時(shí),自然的會(huì)啟動(dòng) 溶劑的產(chǎn)生。如達(dá)不到 臨界酸濃度 (可能 pH 太高或初糖濃度太低 )溶劑就不會(huì)形成。 連續(xù)發(fā)酵處于平穩(wěn)狀態(tài)時(shí),即使很低的酸 濃度,溶劑也能產(chǎn)生。
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 高速公路SMA瀝青面層施工質(zhì)量控制QC
- 高血壓病例分析 ppt課件
- 單元2城市軌道交通車站
- 冪的乘方 (12)(精品)
- 安全__管理制度專項(xiàng)
- 物理教學(xué)中設(shè)疑提問的方法
- 探索堿的性質(zhì)第三課時(shí)
- 2、《雅魯藏布大峽谷》課件
- 電力電子技術(shù)課件-第6章-交流交流變流電路-2011
- 新人教版二年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)第二單元《不進(jìn)位加法》
- 杜邦應(yīng)對(duì)危機(jī)的戰(zhàn)略變革
- 新人教版三年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)分米的認(rèn)識(shí)課件
- 服裝企業(yè)如何進(jìn)行流程績(jī)效的評(píng)估
- 提高箱梁梁板鋼筋保護(hù)層合格率全國(guó)優(yōu)秀QC
- 第五章第四部分工程項(xiàng)目管理資金管理案例分析(教材第