发酵工程第5讲_精品文档PPT文件格式下载.ppt

1、超过最高温度微生物即受到抑制或死亡；在最低温度范围过最高温度微生物即受到抑制或死亡；在最低温度范围内微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢，世代时间无内微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢，世代时间无限延长。在最低和最高温度之间，微生物的生长速率随限延长。在最低和最高温度之间，微生物的生长速率随温度升高而增加，超过最适温度后，随温度升高，生长温度升高而增加，超过最适温度后，随温度升高，生长速率下降，最后停止生长，引起死亡。速率下降，最后停止生长，引起死亡。微生物受高温的伤害比低温的伤害大，即超过最高微生物受高温的伤害比低温的伤害大，即超过最高温度，微生物很快死亡；低于最低温度，微生物代谢温度，微生物

2、很快死亡；低于最低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死亡。这就是菌种保藏的原受到很大抑制，并不马上死亡。这就是菌种保藏的原理。理。1.1 1.1 温度对发酵的影响温度对发酵的影响 温度是影响有机体生长繁殖最重要的因素之一，因为温度是影响有机体生长繁殖最重要的因素之一，因为温度是影响有机体生长繁殖最重要的因素之一，因为温度是影响有机体生长繁殖最重要的因素之一，因为微生物的生长和代谢产物的合成都是在各种酶的催化下进微生物的生长和代谢产物的合成都是在各种酶的催化下进微生物的生长和代谢产物的合成都是在各种酶的催化下进微生物的生长和代谢产物的合成都是在各种酶的催化下进行的，行的，行的，行的，温度是保

3、证酶活性的重要条件温度是保证酶活性的重要条件温度是保证酶活性的重要条件温度是保证酶活性的重要条件。发酵过程的反应速发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。温度对发酵的影响是温度对发酵的影响是温度对发酵的影响是温度对发酵的影响是多方面多方面多方面多方面的。的。1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 温度对微生物细胞生长的影响：温度对微生物细胞生长的影响：在适合微生物生长的范围内，温度高微生物生长在适合微生物生长的范围内，温度高微生物生长在适合微生物生长的范围内，温度高微生物生长在适合微生物生长的范围内，温度高微生物生长速速速速度

4、快、呼吸强，酶失活速度快，菌体提前衰老。温度低，度快、呼吸强，酶失活速度快，菌体提前衰老。温度低，发酵周期延长发酵周期延长发酵周期延长发酵周期延长，影响设备的利用率影响设备的利用率影响设备的利用率影响设备的利用率。不同生长阶段的微生不同生长阶段的微生不同生长阶段的微生不同生长阶段的微生物对温度的反应也不物对温度的反应也不物对温度的反应也不物对温度的反应也不一样。一样。如如如如延滞期的细菌对温度很敏感，最适温度时，可以缩延滞期的细菌对温度很敏感，最适温度时，可以缩延滞期的细菌对温度很敏感，最适温度时，可以缩延滞期的细菌对温度很敏感，最适温度时，可以缩短其生长的延滞期，低于最适温度，延滞期就会延长

5、。微短其生长的延滞期，低于最适温度，延滞期就会延长。微生物的共同特点是：对低温的适应力要强于对高温的适应生物的共同特点是：对低温的适应力要强于对高温的适应力。力。1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 温度对产物形成的影响：温度对产物形成的影响：温度对产物的影响因种而异，如：柠檬酸生产，黑温度对产物的影响因种而异，如：柠檬酸生产，黑曲霉的生长最适温度曲霉的生长最适温度曲霉的生长最适温度曲霉的生长最适温度33 33 33 33 37 37 37 37，积累酸的最适温度为积累酸的最适温度为积累酸的最适温度为积累酸的最适温度为32323232 ，若温度高于，若温度高于，若温度高于，若温度高于

6、32 32 32 32 ，菌体生长快，菌体生长快，菌体生长快，菌体生长快，糖被利用于生糖被利用于生糖被利用于生糖被利用于生成菌体和呼吸作用，产酸降低成菌体和呼吸作用，产酸降低成菌体和呼吸作用，产酸降低成菌体和呼吸作用，产酸降低。1.1.3 1.1.3 温温度影响发酵方向度影响发酵方向四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当温度低于温度低于300C时，这种菌合成金霉素能力较强；温度提时，这种菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到高，合成四环素的比例也提高，温度达到350C时，金霉时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环

7、素。素的合成几乎停止，只产生四环素。温度还影响氧在基质中的溶解度，氧在发酵液中的溶解温度还影响氧在基质中的溶解度，氧在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发酵过程中度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。的温度要严格控制。1.2 最适温度的选择最适温度的选择1.2.1 1.2.1 根据菌种及生长阶段选择根据菌种及生长阶段选择微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。求的温度范围也不同。如黑曲霉生长温度为如黑曲霉生长温度为370C，谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为谷氨酸产生菌棒状杆菌的

8、生长温度为30320C，青霉菌生长温度为青霉菌生长温度为300C。在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，体，取稍高的温度取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此从而提高产量，因此中期温度要稍低一些中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。，可以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密有利于产物

9、合成。闭得比较严密有利于产物合成。发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐就又提高温度，刺激产物合成到放罐。如：青霉素的发酵生产：0 0 0 05 5 5 5小时小时小时小时 30303030，6 6 35353535小时小时小时小时 25252525 36 36 85858585小时小时小时小时 20202020 ，86 86 86 86 126126126126小时小时小时小时 25252525 四环素生长阶段四环素生长阶段28，合成期，合成期26后期再升温；黑曲霉后期再升温；黑曲霉生长生长37，产

10、糖化酶，产糖化酶3234。但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产生菌生但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产生菌生长长3032，产酸，产酸3437。最最适温度选择要根据菌种与发酵阶适温度选择要根据菌种与发酵阶段通过试验确定。段通过试验确定。1.2.2 1.2.2 根据培养条件选择根据培养条件选择温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。择。通气条件差通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些，溶氧浓度也可髙些。些。培养基培养基稀薄稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利时，温度也该低些。

11、因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。用快，会使菌过早自溶。1.2.3 1.2.3 根据菌生长情况根据菌生长情况菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长慢，维持较高温度时间可长些。总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。条件综合考虑。1.3 引起发酵过程温度变化的因素引起发酵过程温度变化的因素发酵热发酵热Q Q发酵发酵发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。所谓发酵热就是发酵过程中释放出来的所谓发酵热就是发酵

12、过程中释放出来的净热量。净热量。在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。Q发酵发酵Q生物生物Q搅拌搅拌Q蒸发蒸发Q辐射辐射 生物热生物热Q Q生物生物在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如能化合物（如ATPATP）提供细胞合成和代谢产物合成需）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余部分以热的形式散发出来，这散发出要的能量，其余部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。来的热就叫生物热。微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。生物热与发酵类型有关生物热与发酵类型有关微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多微生