2022年第五章 发酵过程控制精选完整版

1、2022年第五章年第五章 发发酵酵过过程控制精程控制精选选完整版完整版 作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)2022年第五章年第五章 发发酵酵过过程控制精程控制精选选完整版完整版 作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)学习目标知识目标能陈述发酵过程的影响因素（温度、溶氧、pH等）；能陈述不同发酵方式的理论及异同及优劣；掌握发酵动力学的有关原理、发酵器的分类及发展趋势。能力目标能够找出发酵最适宜条件，并采取相应控制措施；能够进行发酵终点判断；能够进行发酵过程重要检测；作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第2页页学学习习目目标标知知识识目目标标能能陈陈述述发发酵酵过过程的影响因素（温度、溶氧、程的影响因素（温度、溶氧、pH等）；能等）；能陈陈述不同述不同发发酵方式的理酵方式的理论论及异同及及异同及优优劣；掌握劣；掌握发发酵酵动动力学的有关原理、力学的有关原理、发发酵器的分酵器的分类类及及发发展展趋势趋势。能力目。能力目标标能能够够找出找出发发酵最适宜条件，并采取相酵最适宜条件，并采取相应应控制措施；能控制措施；能够进够进行

2、行发发酵酵终终点判断；能点判断；能够进够进行行发发酵酵过过程重要程重要检测检测；第一节 发酵方式一、概述发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。广义发酵：微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过特定的代谢转变成所需产物的过程。微生物培养：亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。两者在工艺过程上大体相同，主要工艺过程为：斜面菌种培养菌体或孢子悬浮液制备种子扩大培养发酵培养发酵产物与发酵基质分离提纯与精制成品。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第3页页第一第一节节 发发酵方式一、概述酵方式一、概述发发酵：指在酵：指在厌厌氧条件下葡萄糖通氧条件下葡萄糖通过过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过谢过程。程。广广义发义发酵：微生物把一些原料养分在合适的酵：微生物把一些原料养分在合适的发发酵条件下酵条件下经过经过特定的代特定的代谢转变谢转变成所需成所需产产物的物的过过程。微生物培养：亦称微生物程。微生物培养：亦称

3、微生物发发酵，酵，发发酵生酵生产产按微生物培养工按微生物培养工艺艺不同可以分不同可以分为为固固态发态发酵和液酵和液态发态发酵两种酵两种类类型。两者在工型。两者在工艺过艺过程上大体相同，主要工程上大体相同，主要工艺过艺过程程为为：斜面菌种培养菌体或斜面菌种培养菌体或孢孢子子悬悬浮液制浮液制备备种子种子扩扩大培养大培养发发酵培养酵培养发发酵酵产产物与物与发发酵基酵基质质分离提分离提纯纯与精制成品。与精制成品。固态发酵固态发酵是将微生物接种到经过处理的固体发酵基质上，或将发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通过微生物的代谢活动，使发酵原料转化成发酵产品。采用固态发酵工艺所需设备简单，不需要结构复杂的发酵堆；操作方法简单，能耗较低，不需要大量的通风和搅拌。但是固态发酵不宜采用自动化控制，劳动强度较大，生产率较低。液态发酵是将物料首先制备成液态，再将微生物接入进行发酵。液态发酵容易实现自动化生产，生产效率高。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第4页页固固态发态发酵固酵固态发态发酵是将微生物接种到酵是将微生物接

4、种到经过处经过处理的固体理的固体发发酵基酵基质质上，或将上，或将发发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通过过微生物的代微生物的代谢谢活活动动，使，使发发酵原料酵原料转转化成化成发发酵酵产产品。采用固品。采用固态发态发酵工酵工艺艺所需所需设备简单设备简单，不需要，不需要结结构复构复杂杂的的发发酵堆；操作方法酵堆；操作方法简单简单，能耗，能耗较较低，不需要大量的通低，不需要大量的通风风和和搅搅拌。但是固拌。但是固态发态发酵不宜采用自酵不宜采用自动动化控制，化控制，劳动劳动强强度度较较大，生大，生产产率率较较低。液低。液态发态发酵是将物料首先制酵是将物料首先制备备成液成液态态，再将微生物接入，再将微生物接入进进行行发发酵。液酵。液态发态发酵容易酵容易实现实现自自动动化生化生产产，生，生产产效率高。效率高。深层培养深层培养可分为分批培养、补料-分批（流加培养）培养、半连续培养（发酵液带放）、连续培养和灌注培养五种方式。以发酵方式可分为分批发酵、补料-分批发酵和连续发酵等。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJ

5、WCC Z34327674 这这是第是第5页页深深层层培养深培养深层层培养可分培养可分为为分批培养、分批培养、补补料料-分批（流加培养）培养、半分批（流加培养）培养、半连续连续培养（培养（发发酵液酵液带带放）、放）、连续连续培养和灌注培养五种方式。以培养和灌注培养五种方式。以发发酵方式可分酵方式可分为为分批分批发发酵、酵、补补料料-分批分批发发酵和酵和连续发连续发酵等。酵等。二、分批发酵分批发酵：指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。分批培养的特点是操作简单，易于掌握，是最常见的操作方式。分批发酵过程一般可粗分为四期：即适应期（也有称停滞期或延滞期的）、对数（指数）生长期、生长稳定期和死亡期；也可细分为六期：即停滞期、加速期、对数期、减速期、静止期和死亡（衰亡）期作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第6页页二、分批二、分批发发酵分批酵分批发发酵：指在一个密酵：指在一个密闭闭系系统统内投入有限数量的内投入

6、有限数量的营营养物养物质质后，接入少量的微生物菌种后，接入少量的微生物菌种进进行培养，使微生物生行培养，使微生物生长长繁殖，在特定的条件下只完成一个生繁殖，在特定的条件下只完成一个生长长周期的微生物培养方法。分批培养的特点是操作周期的微生物培养方法。分批培养的特点是操作简单简单，易于掌握，是最常，易于掌握，是最常见见的操作方式。分批的操作方式。分批发发酵酵过过程一般可粗分程一般可粗分为为四期：即适四期：即适应应期（也有称停滞期或延滞期的）、期（也有称停滞期或延滞期的）、对对数（指数）生数（指数）生长长期、生期、生长稳长稳定期和死亡期；也可定期和死亡期；也可细细分分为为六期：即停滞期、加速期、六期：即停滞期、加速期、对对数期、减速期、静止期和死亡（衰亡）期数期、减速期、静止期和死亡（衰亡）期 分批培养中的微生物的典型生长曲线 作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第7页页 分批培养中的微生物的典型生分批培养中的微生物的典型生长长曲曲线线 停滞期（）停滞期（）：刚接种后的一段时间内，细胞不生长，细胞数目和菌量基

7、本不变。长短主要取决于种子的活性、接种量和培养基的可利用性以及浓度。菌龄短的菌种停滞期也短，在对数生长期接种停滞期最短，种子老化会使停滞期延长。带培养液接种比种子经分离培养液后接种的延滞期要短，但带培养液的种子易老化，不易保藏。对于经分离后的浓缩种子，若在接种时添加适量的培养滤液，则可缩短延滞期。对有些微生物培养在接种时添加某种激活剂可大大缩短延滞期。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第8页页停滞期（停滞期（）停滞期（）停滞期（）：）：刚刚接种后的一段接种后的一段时间时间内，内，细细胞不生胞不生长长，细细胞数目和菌量基本不胞数目和菌量基本不变变。长长短主要取决于种子的活性、接种量和培养基的可利用性以及短主要取决于种子的活性、接种量和培养基的可利用性以及浓浓度。菌度。菌龄龄短的菌种停滞期也短，在短的菌种停滞期也短，在对对数生数生长长期接种停滞期最短，种子老化会使停滞期延期接种停滞期最短，种子老化会使停滞期延长长。带带培养液接种比种子培养液接种比种子经经分离培养液后接种的延滞期要短，但分离培养液后接种的延滞

8、期要短，但带带培养液的种子易老化，不易保藏。培养液的种子易老化，不易保藏。对对于于经经分离后的分离后的浓缩浓缩种子，若在接种种子，若在接种时时添加适量的培养添加适量的培养滤滤液，液，则则可可缩缩短延滞期。短延滞期。对对有些微生物培养在接种有些微生物培养在接种时时添加某种激活添加某种激活剂剂可大大可大大缩缩短延滞期。短延滞期。菌龄相同的菌种，则接种量越大，停滞期越短，而培养基的浓度对停滞期的长短影响不大。停滞期的长短，差别很大，短的几乎觉察不到，瞬间即可完成，而长的要在接种后23天才开始生长。种子一般应采用对数生长期且达到一定浓度的培养物，该种子能耐受含高渗化合物和低CO2分压的培养基。工业生产中从发酵产率和发酵指数以及避免染菌考虑，希望尽量缩短适应期。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第9页页菌菌龄龄相同的菌种，相同的菌种，则则接种量越大，停滞期越短，而培养基的接种量越大，停滞期越短，而培养基的浓浓度度对对停滞期的停滞期的长长短影响不大。停滞期的短影响不大。停滞期的长长短，差短，差别别很大，短的几乎很大

9、，短的几乎觉觉察不到，瞬察不到，瞬间间即可完成，而即可完成，而长长的要在接种后的要在接种后23天才开始生天才开始生长长。种子一般。种子一般应应采用采用对对数生数生长长期且达到一定期且达到一定浓浓度的培养物，度的培养物，该该种子能耐受含高渗化合物和低种子能耐受含高渗化合物和低CO2分分压压的培养基。工的培养基。工业业生生产产中从中从发发酵酵产产率和率和发发酵指数以及避免染菌考酵指数以及避免染菌考虑虑，希望尽量，希望尽量缩缩短适短适应应期。期。加速期（）加速期（）通常很短，大多数细胞在此期的比生长速率在短时间内从最小升到最大值。如这时菌已完全适应其环境，养分过量又无抑制剂便进入恒定的对数或指数生长期()。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第10页页加速期（加速期（）加速期（）加速期（）通常很短，大多数）通常很短，大多数细细胞在此期的比生胞在此期的比生长长速率在短速率在短时间时间内从最小升到最大内从最小升到最大值值。如。如这时这时菌已完全适菌已完全适应应其其环环境，养分境，养分过过量又无抑制量又无抑制剂剂便便

10、进进入恒定的入恒定的对对数或指数生数或指数生长长期期()。指数生长期()lnXt1nXot 式中 X。菌的初始浓度；Xt经过培养时间t的菌体浓度。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第11页页指数生指数生长长期期()lnXt1nXot 式中式中 X。菌的初始菌的初始浓浓度；度；Xt经过经过培养培养时间时间t的菌体的菌体浓浓度。度。减速期（）减速期（）：在指数生长期，随着细胞的大量繁殖，培养基中养分的迅速减少，有害代谢物的逐渐积累，细胞的比生长速率逐渐下降，即进入减速期（）。减速期的长短取决于菌对限制性基质的亲和力（Ks值），亲和力高，即Ks值小，则减速期短。作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档文档编码编码:CSAZLFCXH HGOJAJWCC Z34327674 这这是第是第12页页减速期（减速期（）减速期（）减速期（）：在指数生）：在指数生长长期，随着期，随着细细胞的大量繁殖，培养基中养分的迅速减少，有害代胞的大量繁殖，培养基中养分的迅速减少，有害代谢谢物的逐物的逐渐积渐积累，累，细细胞的比生胞的比生长

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