青霉素工藝控制
錄入時間:2013-9-24 11:06:32
來源：龙8娱乐官方网站生物
（1）影響發酵產率的因素
基質濃度 在分批發酵中，常常因為前期基質量濃度過高，對生物合成酶系產生阻遏（或抑制?）或對菌絲生長產生抑制（如葡萄糖和錢的阻遏或抑制 , 苯乙酸的生長抑制）, 而后期基質濃度低限制了菌絲生長和產物合成 , 為了避免這一現象 , 在青霉素發酵中通常采用補料分批操作法 , 即對容易產生阻遏、抑制和限制作用的基質進行緩慢流加以維持一??定的最適濃度。這里必須特別注意的是葡萄糖的流加 , 因為即使是超出最適濃度范圍較小的波動 , 都將引起嚴重的阻遏或限制 , 使生物合成速度減慢或停止。目前 , 糖濃度的檢測尚難在線進 行 , 故葡萄糖的流加不是依據糖濃度控制 , 而是間接根據pH 值、溶氧或 C02 釋放率予以調節。
（2）溫度 青霉素發酵的最適溫度隨所用菌株的不同可能稍有差別 , 但一般認為應在25 °C 左右。溫度過高將明顯降低發酵產率 , 同時增加葡萄糖的維持消耗 , 降低葡萄糖至青霉素的轉化率。對菌絲生長和青霉素合成來說 , 最適溫度不是一樣的, 一般前者略高于后者, 故有的發酵過程在菌絲生長階段采用較高的溫度，以縮短生長時間, 到達生產階段后便適當降低溫度 , 以利于青霉素的合成。
（3） pH 值 青霉素發酵的最適 pH 值一般認為在 6. 5 左右 , 有時也可以略高或略低一些 , 但應盡量避免 pH 值超過7.0, 因為青霉素在堿性條件下不穩定, 容易加速其水解。在緩沖能力較弱的培養基中, pH 值的變化是葡萄糖流加速度高低的反映。過高的流加速率造成酸性中間產物的積累使 pH 值降低； 過低的加糖速率不足以中和蛋白質代謝產生的氨或其他生理堿性物質代謝產生的堿性化合物而引起 pH 值上升。#z!w;X#B(X
（4）溶氧 對于好氧的青霉素發酵來說 , 溶氧濃度是影響發酵過程的一個重要因素。當溶氧濃度降到 30% 飽和度以下時, 青霉素產率急劇下降, 低于 10% 飽和度時, 則造成不可逆的損害。溶氧濃度過高 , 說明菌絲生長不良或加糖率過低, 造成呼吸強度下降, 同樣影響生產能力的發揮。溶氧濃度是氧傳遞和氧消耗的一個動態平衡點, 而氧消耗與碳能源消耗成正比, 故溶氧濃度也可作為葡萄糖流加控制的一個參考指標。
（5）菌絲濃度 發酵過程中必須控制菌絲濃度不超過臨界菌體濃度, 從而使氧傳遞速率與氧消耗速率在某一溶氧水平上達到平衡。青霉素發酵的臨界菌體濃度隨菌株的呼吸強度 (取決于維持因數的大小, 維持因數越大,呼吸強度越高) 、發酵通氣與攪拌能力及發酵的流變學性質而異。呼吸強度低的菌株降低發酵中氧的消耗速率，而通氣與?攪拌能力強的發酵罐及黏低的發酵液使發酵中的傳氧速率??上升, 從而提高臨界菌體濃度。!R9L;Q-y9|
（6）菌絲生長速度 用恒化器進??行的發酵試驗證明，在葡萄糖限制生長的條件??下，青霉素比生產速率與產生菌菌絲的比生長速率之間呈一定關系。當比生長速率低于0.015h-1時，比生產速率與比生長速率成正比, 當比生長速率高于 O. 015h-1時, 比生產速率與比生長速率無關 D 因此, 要在發酵過程中達到并維持最大比生產速率, 必須使比生長速率不低0.015h-1 。這一比生長速率稱為 臨界比生長速率。對于分批補料發酵的生產階段來說, 維持0.015h斗的臨界比生長速率意味著每 46h 就要使菌絲濃度或發酵液體積加倍, 這在實際工業生產中是很難實現的。事實上 , 青霉素工業發酵生產階段控制的比生長速率要比這一理論臨界值低得多, 卻仍然能達到很高的比生產速率。這是由于工業上采用的補料分批發酵過程不斷有部分菌絲自溶, 抵消了一部分生長, 故雖然表觀比生長速率低, 但真比生長速率卻要高一些。植提之家,植提空間,中國植提論壇,植提論壇,植提網,O%M5v(t7s3A#m.v5`'I
（7）菌絲形態 在長期的菌株改良中 , 青霉素產生菌在沉沒培養中分化為主要呈絲狀生長和結球生長兩種形態。前者由于所有菌絲體都能充分和發酵液?中的基質及氧接觸, 故一般比生產速率較高； 后者則由于發酵液黏度顯著降低, 使氣-液兩相間氧的傳遞速率大大提高, 從而允許更多的菌絲生長 (即臨界菌體濃度較高), 發酵罐體積產率甚至高于前者。
在絲狀菌發酵中, 控制菌絲形態使其保持適當的分支和長度, 并避免結球 , 是獲得高產的關鍵要素之一。而在球狀菌發酵中, 使菌絲球保持適當大小和松緊 , 并盡量減少游離菌絲的含量, 也是充分發揮其生產?能力的關鍵素之一。這種形態的控制與糖和氮源的流加狀況及速率、攪拌的剪切強度及比生長速率密切相關。
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