发酵过程及工艺控制

发酵过程思维导图：微生物发酵类型及过程：需氧情况、培养基性状、终产品、发酵设备、液体深层发酵根据操作方式、发酵的工艺流程。

发酵过程及工艺控制

• 微生物发酵类型及过程
  • 微生物发酵类型
    • 需氧情况
      • 好氧性发酵
      • 厌氧型发酵
    • 培养基性状
      • 液体发酵
      • 固体发酵
      • 固液发酵类型的比较
        • 培养基
        • 无菌操作
        • 反应器
        • 工艺控制
        • 结果
    • 终产品
      • 微生物菌体发酵
      • 微生物酶发酵
      • 微生物代谢产物发酵
      • 微生物转化发酵
      • 生物工程细胞发酵
    • 发酵设备
      • 敞口发酵
      • 密闭发酵
      • 浅盘发酵
      • 深层发酵
    • 液体深层发酵根据操作方式
      • 分散发酵
      • 连续发酵
      • 补料分批发酵
    • 发酵的工艺流程
• 发酵动力学
  • 发酵动力学概念
    • 微生物发酵过程
      • 细胞生长
      • 基质消耗
      • 代谢产物合成
        • 初级代谢产物
        • 次级代谢产物
    • 为什么要学习发酵动力学
      • 优点
      • 研究内容
      • 研究对象
      • 如何研究
        • 发酵动力学参数
        • 构建数学模型
      • 子主题
  • 分批发酵动力学
    • 细胞生长动力学
      • 细胞生长特征
        • 细胞比生长速率
        • 细胞生长速率
        • 模型
          • 延迟期
          • 指数生长期
          • 衰减期
          • 衰亡期
    • 基质消耗动力学
      • 基质的作用
      • 特征
        • 生长得率
        • 产物得率系数
        • 专一性得率
      • 参数
    • 产物合成动力学
      • 产物合成和微生物生长的动力学关系
        • 生长相关型
        • 生长部分相关型
        • 非生长相关型
• 发酵工艺控制
  • 温度
    • 影响
      • 对生长的影响：影响微生物的生长速率
      • 对基质的影响：影响微生物对底物的转化率
      • 对产物的影响
        • 影响合成产物的酶的活性
        • 改变生物合成方向
        • 调节代谢阻遏机制
      • 对发酵液的影响
        • 改变发酵液的物理性质
        • 改变细胞膜的流动性
    • 调控
      • 引起温度变化的因素：热量
        • 生物热（主要）
        • 搅拌热
        • 蒸发热
        • 辐射热
      • 调控
        • 小试
        • 生长及产物合成最适温度
        • 菌体代谢生长
        • 进行温度调控
          • 变温发酵
          • 发酵罐的温度控制
  • PH
    • 影响
      • 对生长的影响：不同微生物的生长对PH的要求不同
      • 对产物合成的影响
        • 改变产物合成途径酶的性质
        • 改变代谢方向
        • 产物合成的最适PH和微生物生长的最适PH不一定相同
      • 对发酵液的影响
        • 改变基质个产物的溶解性
        • 改变发酵液粘度
        • 影响发酵体系抗杂菌能力
        • 初始PH对发酵的影响很大
    • 调控
      • PH变化的原因
        • 培养基组成
        • 基质代谢强度
        • 发酵过程状态变化
        • 胞外产物特效
      • 变化规律
        • 延迟期
        • 对数生长期
        • 产物生长阶段
      • 控制
        • 基础培养基
        • 非营养基质的ph调节剂
        • 根据发酵特点，加入生理酸性或碱性基质
        • 通过补料向培养基中加入弱酸，弱碱或补糖
        • 发酵过程的综合调控
  • 氧
    • 影响
      • 溶解氧浓度对发酵状态的指示作用
    • 调控
      • 影响溶解氧变化的因素
        • 发酵罐的供氧
        • 微生物的耗氧
      • 溶解氧的控制
        • 波谷现象
          • 溶解氧浓度
          • 最适氧浓度
        • 溶解氧控制的原则
          • 生长阶段
          • 产物合成阶段
        • 溶氧控制方法
          • 溶解氧浓度和补料偶联系统
          • 溶解氧ph与补料控制偶联系统
  • 二氧化碳
    • 影响
      • 对生长的影响
        • 影响菌体对碳水化合物的代谢
        • 改变微生物的呼吸速率
        • 改变菌体的生长代谢状态
      • 对产物的影响
        • 二氧化碳浓度比较高
        • 二氧化碳浓度过高
      • 指示作用
        • 浓度的高低可以反映菌体的代谢情况
        • 尾气中二氧化碳的浓度可以作为补料控制的指标
    • 调控
      • 控制原则
        • 遵循二氧化碳对发酵的影响
        • 进行二氧化碳浓度控制
      • 呼吸商 反映菌体的代谢情况
        • 不同菌体的呼吸商不同
        • 同一菌体处在不同发酵阶段的呼吸商不同
        • 同一菌株利用不同培养基时呼吸商不同
  • 泡沫
    • 影响
      • 降低发酵罐的装料系数
      • 产物损失
      • 增加染菌几回
      • 增加菌群的非均一性
      • 改变溶解氧浓度
      • 使用消泡剂 增加了提取工艺难度
    • 调控
      • 泡沫产生原因
        • 具有表面活性的物质
        • 通气 搅拌
      • 影响泡沫的因素
        • 通气搅拌的强度
        • 菌体代谢发酵液性质变化
        • 染菌
      • 控制
        • 机械消泡
        • 化学消泡
        • 菌种选育 改变微生物本身特性，筛选不产泡沫的突变株
        • 消泡剂
          • 天然油脂类
          • 高碳醇，脂肪酸和脂类
          • 聚醚类
          • 硅树脂类
        • 控制通气搅拌
  • 发酵终点控制
    • 控制原因
      • 发酵结束过早
        • 产物产量低
        • 底物利用率低
        • 基质残留量过多导致提取困难
      • 发酵结束过晚
        • 菌体自溶
          • 生物量降低
          • 产物分解
          • 胞外产物分离提取困难
          • 检测方法
            • 化学法
            • 分光光度分析法
            • 成像分析技术
            • 酶学分析法
          • 自溶因素
            • 自身
            • 外部
        • 产物浓度下降
        • 杂质增加导致分离成本提高
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