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基质和菌体浓度的控制,基质的作用,基质是指用于微生物培养的营养物质,它们是微生物生长的物质基础,关系到微生物生理代谢的调控,影响着发酵产物的合成。 基质的浓度决定微生物生长的速度和浓度,必须有效地控制抗生素发酵中基质和菌体的浓度,以便获得优质的发酵产物。,Page 2,菌体浓度,菌体是进行抗生素生物合成最基本的元素,其浓度不仅反映菌体细胞的多少,也反映菌体细胞生理特性和能力。 菌体浓度的大小与与菌体生长速率密切相关,因此,常用单位时间菌体的增长率来反映发酵过程中菌体的生长情况。,Page 3,菌体浓度对发酵的影响,在适当的比生长速率下,发酵产物的产率与菌体浓度成正比,菌体浓度越大产量越高。但是菌体浓度过高会使营养物质耗尽,有毒物质积累过剩,可能会使次级代谢向初级代谢逆转。 同时,过高的菌体浓度势必影响发酵液的流变学性质和溶氧水平,这些均对发酵产物的形成产生不利影响。 因此,发酵过程控制合适的菌体浓度是很必要的。,Page 4,直接决定,间接影响,菌体浓度,发酵液溶氧水平,发酵液黏稠度,Page 5,影响菌体浓度的因素及测定方法,菌体浓度在一定培养条件下主要受基质浓度的影响。 菌丝浓度可以根据离心后菌丝沉淀所占发酵液的比例、单位体积发酵液中的菌丝干重或菌体中DNA含量等数据进行测定。,Page 6,影响菌体浓度的三大要素,碳源的种类和浓度,单击此处添加段落文字内容,氮源的种类和浓度,磷酸盐的种类和浓度,Page 7,影响菌体浓度因素的作用,快速利用的碳、氮源和适度的磷酸盐浓度能促进菌体的生长,但其分解代谢产物有可能造成对产物合成的阻遏。缓慢利用的碳、氮源有利于产物的合成。 因此,在发酵培养基中适当安排快速利用和缓慢利用碳、氮源的种类及比例,对控制菌体的浓度、延长产物合成期具有重要意义。 为了调节控制菌体浓度和防止菌体老化,通常在发酵过程中尽量采用补料工艺。,Page 8,补料工艺及其作用,在发酵过程中根据需要添加营养物质的操作,称为补料工艺。 采用补料工艺可以降低原始培养基中基质的浓度,有效地控制适当的菌体浓度,解除或部分缓解分解代谢产物对生物合成的阻遏,防止过多有毒物质的积累,改善发酵液流变性和氧传递效率,延长产物合成时间。,Page 9,补料操作,补料的方式可分为一次性补料、分批式补料和连续式流加补料。 根据培养基成分,补料可分为单成分补料或多成分补料。 补料的时间可选择在菌体生长基本完成,其合成产物的比产率达最高值时进行。,Page 10,一般可以溶氧、pH、糖或氮消耗量、菌体呼吸商、CO2排出率作为指标,控制菌体的比生长率,使产物的比产率保持高最值。 通过控制生长限制营养的流加,维持恒定的菌体浓度,可以使菌体尽可能保持在抗生素合成期,以延长发酵周期、有效地提高发酵产率。,Page 11,Page 12,
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