发酵过程控制.pptx

(三)温度对发酵的影响及其控制
1. 影响发酵温度的因素
2. 温度对微生物生长的影响
3. 温度对基质消耗的影响
4. 温度对产物合成的影响
5. 最适温度的选择与控制
(1)发酵热
发酵过程中所产生的热量,叫做发酵热。
Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射
(2)生物热
来源:微生物对营养物质的分解所释放的能量
影响因素:
菌株
培养基成分
发酵时期
生物热与其它参数的关系
①呼吸强度QO2
②糖利用速率
当产生的生物热达到高峰时,菌的呼吸强度最大,糖的利用速率也最大,可用耗氧量、糖耗来衡量生物热。
2. 温度对微生物生长的影响
当μ>>α时,α可忽略,微生物处于生长状态。μ、α皆与T有关,其关系均可用阿累尼乌斯公式描述:
∵Eμ<Eα∴死亡速率比生长速率对温度变化更为敏感
嗜冷、嗜中温、嗜热菌的典型生长与温度关系
2. 温度对微生物生长的影响(续)
在其最适温度范围内,生长速率随温度升高而增加,当温度超过最适生长温度,生长速率随温度增加而迅速下降。
不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
处于延迟期的细菌对温度的影响十分敏感。
对于对数生长期的细菌,如果在略低于最适温度的条件下培养,即使在发酵过程中升温,则升温的破坏作用较弱。
处于生长后期的细菌,其生长速度一般主要取决于溶解氧,而不是温度。
4. 温度对产物合成的影响
影响发酵过程中各种反应速率,从而影响微生物的生长代谢与产物生成。
. 青霉菌发酵生产青霉素
青霉菌生长活化能E1=34kJ/mol
青霉素合成活化能E2=112kJ/mol
∴青霉素合成速率对温度较敏感
改变发酵液的物理性质,间接影响菌的生物合成。
影响生物合成方向。
. 四环素发酵中金色链霉菌:T<30℃,产生金霉素;T达35 ℃,产生四环素;
谷氨酸发酵中扩展短杆菌: 30℃培养后37 ℃发酵,积累过量乳酸。
温度对菌的调节机制关系密切。
4. 温度对产物合成的影响
4. 温度对产物合成的影响
影响酶系组成及酶的特性。
米曲霉制曲:温度控制在低限,有利于蛋白酶合成
凝结芽孢杆菌的α-淀粉酶热稳定性:55℃培养→90℃保持60min,剩留活性为88%~99%;35℃培养→经相同条件处理,剩余活性仅有6%~10%。
5. 最适温度的选择与控制
定义:最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或产物的生成,它是一种相对概念,是在一定条件下测得的结果。
二阶段发酵
:菌体生长期,30 ℃
青霉素合成分泌期, 20 ℃