发酵动力学整理

发酵动力学整理发酵：通过微生物的培养，将培养基成分转变为菌体及其代谢产物的过程。固体发酵：微生物生长于不溶于水的基质，且基质上含有不同量的自由水。狭义：微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行 .发酵，在固体发酵过程中不含任何自由水，随着自由水的增加，固体发酵范围延伸至黏稠发酵以及固体颗粒悬浮发酵。固体发酵的优点：培养基单纯;基质前处理较液体发酵少;因获得水分可减少杂菌污染，此种低灭菌步骤即可施行的发酵;能产生特殊产物;固体发酵相当于使用相当高浓度的培养基，且能用较小的反应器进行发酵，单位体积的产量较液体为高;下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯;固体发酵可食品产生特殊风味，并提高营养价值;真菌固体发酵的优势:能在较低含水分下生长,而细菌和酵母菌的适水活性则大于0.99;细菌一般在低pH下不易生长，而一般真菌能在低pH下也能生长良好;固态基质常为大分子化合物真菌常能分泌这类的胞外分解酵素而利用其周围的培养基质作为碳源及氮源;真菌具有产孢特性，易于存放及接种，人员不需要太多训练即能进行孢子接种工作等。固体发酵的缺点：限于低湿状态下生长的微生物，故可能的程及产物较受限，一般较适合于真菌；在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除，常限制其大规模的产能；各项参数不易侦测，再现性差；不易以搅拌方式进行质量传递；固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低于液体发酵；萃取的产物常因黏度高不易大量浓缩。液体发酵的特点：悬浮（沉没）培养，传热传质均匀，过程容易控制，生产重复性好影响培养过程生产效率的因素：菌种或细胞株的性能（遗传特性）；培养过程的工艺条件（通过细胞水平的调节实现）；生物反应器的性能酶催化反应的特点?自催化反应?反应由酶催化，反应网络十分复杂，存在严密的调控?产物多难以用化学方法合成或效率高?实质是化学反应，遵循物质和能量的守衡?反应网络复杂，难以用一反应方程式表示代谢改造：通过对过程的代谢特性的认识，进一步进行菌株的改造。发酵的优点:具有很大的比表面积反应数量巨大能适应不同环境能利用廉价原料生产有价值的产品易进行遗传操作能合成特殊的手性化合物结构（structured）模型：细胞具有结构非结构（unstructured）模型：细胞不具有结构分离（segregated）模型：细胞间具有差异非分离（unsegregated）模型：细胞间没有差异培养基的改进在一定的稀释率下，增加流入的培养基中限制性底物的浓度：反应器中其浓度基本不变而菌体浓度明显增加反应器中其浓度明显增加，而菌体浓度无明显增加补料分批培养:介于连续培养和分批培养之间的一种培养方式适用条件:细胞的高密度培养发生底物抑制的过程分解代谢物阻遏营养缺陷型菌株的培养前体的补充反复补料分批培养:培养液达到一定体积时放出一定量培养液，继续补料培养，反复进行。培养与分离的耦合:发生产物抑制时难以得到高浓度的产物，可借助发酵与产物分离耦合的方法，移走产物，解除抑制。表面培养:如果微生物在液体培养基表面聚集并形成一层膜 ,则称为表面培养.延滞期产生延滞期的原因：培养基中的营养的改变，物理环境的变化，存在抑制剂，孢子发芽，也和种子有关，培养基中镁离子浓度增加可缩短延滞期。培养温度，种龄，通气等都会对延滞期产生影响。临界稀释率：单位容积培养液(V)中不断流入的新鲜培养液的速率(F)，其单位为h-1恒浊培养：可以根据培养液中的微生物的浓度，通过光电系统观控制培养液的流速，从而是微生物高密度的以恒定的速度生长。恒浊反映的是细胞密度的恒定连续培养在工业上应用的困难：长期运行时易发生杂菌污染和菌种退化等问题，菌体在反应器壁、搅拌轴、排液管等处的生长也增加了困难。反复补料分批培养：随着补料的进行，发酵液的体积不断增大，达到一定程度时，可将部分发酵液从反应器中放出，剩余的部分继续进行补料分批培养，如此反复（周期性）。以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。Nurfürdenpers?nlichenf ürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl' étudeetlarechercheuniquement àdesfinspersonnelles;pas àdesfinscommerciales.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途