发酵工程第六章发酵过程控制演示文稿.ppt

发酵工程第六章发酵过程控制演示文稿
第一页，共一百七十五页。
优选发酵工程第六章发酵过程控制
第二页，共一百七十五页。
1. 过程控制的重要性
菌株特性(营养要求、生长速率、
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参数检测方法
pH测量
复合pH电极
pH测量仪器
3. 参数检测

第十五页，共一百七十五页。
参数检测方法
溶解氧的测量
化学法
极谱法
复膜氧电极法
3. 参数检测
复膜氧电极示意图
（a）极谱型 （b）原电池型
第十六页，共一百七十五页。
参数检测方法
溶解二氧化碳测量
复膜式电极法
渗透膜—碳酸氢钠法
发酵尾气的在线分析
CO2分析
O2分析
3. 参数检测
第十七页，共一百七十五页。
参数检测方法
细胞浓度的测量
化学法：如DNA、RNA分析等
物理法：如重量分析、分光光度分析、
浊度分析等
新技术：以电容法为测量原理的在线
活细胞浓度测量传感器
3. 参数检测
原位活细胞在线检测仪
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1. 初级代谢物的生产调节
初级代谢物：指一类低分子量的终点产物及这些终点产物的生物合成途径中的中间体。
(1) 避开固有的反馈调节
(2) 细胞通透性的变更
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反馈调节包括
①反馈抑制：某一生物合成途径的最终代谢物抑制该途径的第一或第二个酶的活性。
②反馈阻遏：抑制酶的形成，是由途径终点产物或其衍生物施行的。
（1）避开固有的反馈调节
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黄色短杆菌赖氨酸生物合成调节机制
1-天冬氨酸激酶；2-DDP合成酶；3-高丝氨酸脱氢酶；
4-琥珀酰高丝氨酸合成酶；5-苏氨酸脱氢酶
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（1）避开固有的反馈调节
方法
限制菌在胞内积累终点产物的能力以解除负反馈调节作用
从遗传上改变酶的活性和酶的形成系统，筛选有抗反馈作用的基因突变型（对反馈作用不敏感）。
具体应用
积累中间产物
积累终点产物
耐反馈作用的突变株的筛选：抗结构类似物突变株
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第二十三页，共一百七十五页。
第二十四页，共一百七十五页。
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抗结构类似物突变株的筛选机制
末端产物类似物和末端产物结构类似，因而能够引起反馈作用，但是它们不能参与生物合成。在培养基中添加末端产物类似物后，未突变的细胞将由于代谢途径受阻而不能获得生物合成所需的该种末端产物，从而导致细胞死亡。那些对类似物不敏感的突变株仍能制造末端产物并长成菌落。
突变株耐结构类似物的原因：
①酶的结构起了变化（指耐反馈抑制的突变株）
②酶的合成系统起了变化（指耐反馈阻遏的突变株）
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（1）避开固有的反馈调节
双突变株的概念：单一菌株内同时发生耐反馈抑制和耐反馈阻遏的突变作用。
回复筛选：用突变除去反馈敏感的酶和用第二次突变置换它，常产生分泌终点产物的回复子。
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细胞通透性的变更
细菌细胞膜通透性的增加是谷氨酸过量生产的原因之一。
能过量生产谷氨酸的细菌有两个共同特征：
① α-酮戊二酸脱氢酶缺失：表明这类细菌的TCA上的酶受阻，保证了碳引向谷氨酸的合成歧路。
②  对生物素的营养需求：表明这类细菌的生物素的生物合成受阻，导致细胞膜通透性的改变，使细胞可以分泌出谷氨酸。
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2. 次级代谢物的生产调节
(1) 次级代谢的特点及与初级代谢的关系
(2) 调节方法
诱导作用
避开固有的负反馈
操纵环境条件来控制次级代谢物的生物合成
耐负反馈调节的抗性突变株的筛选
初级代谢物的调节作用
能荷调节

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（1）次级代谢的特点及与初级代谢的关系
次级代谢酶的特异性较初级代谢酶的特异性低，故受遗传及环境因素的影响大。
次级代谢物的合成途径比初级代谢的种类多，但大多数次级代谢物都是由少数关键中间代谢物组装的。
次级代谢产物的合成一般是在生长期后，即培养基中的养分快耗尽，菌的比生长速率降低时才合成。
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操