第二节发酵罐及发酵工程应用实例课件.ppt

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1、第二节发酵罐及发酵工程应用实例第1页，此课件共28页哦一、发酵罐一、发酵罐 由于氧在培养液中的溶解度较小，为了增加培养液中氧的浓度，满足微生物的需由于氧在培养液中的溶解度较小，为了增加培养液中氧的浓度，满足微生物的需求，保持培养液的均匀悬浮状态，促使发酵热散失，往往需要在发酵罐中通气、搅拌。求，保持培养液的均匀悬浮状态，促使发酵热散失，往往需要在发酵罐中通气、搅拌。在发酵生产中，除了某些溶剂（如：乙醇、丙酮、丁醇）及乳酸等少数产在发酵生产中，除了某些溶剂（如：乙醇、丙酮、丁醇）及乳酸等少数产品是厌氧发酵外，多数发酵产品都是好氧培养得到的。品是厌氧发酵外，多数发酵产品都是好氧培养得到的。生物化工

2、生产中常用的发酵罐可根据其搅拌的方式不同，将其分为机械搅生物化工生产中常用的发酵罐可根据其搅拌的方式不同，将其分为机械搅拌、压缩空气鼓泡搅拌和强制液体循环搅拌三种类型。拌、压缩空气鼓泡搅拌和强制液体循环搅拌三种类型。1.1.机械搅拌式发酵罐机械搅拌式发酵罐 机械搅拌式发酵罐可根据其搅拌形式分为，通气式发酵罐、自吸式发机械搅拌式发酵罐可根据其搅拌形式分为，通气式发酵罐、自吸式发酵罐等。酵罐等。第2页，此课件共28页哦排管传热气通式发酵罐排管传热气通式发酵罐 机械搅拌通气式发酵罐又称为通用式发酵罐，是机械搅拌通气式发酵罐又称为通用式发酵罐，是工业上最常用的一种微生物反应器。工业上最常用的一种微生物

3、反应器。通气式发酵罐的主要优点是：发酵液的通气式发酵罐的主要优点是：发酵液的 pH pH 值和值和温度易于控制；适合连续培养。温度易于控制；适合连续培养。优点优点缺点缺点通气式发酵罐通气式发酵罐 通气式发酵罐的主要缺点是：通气式发酵罐的主要缺点是：设备结构复杂，难设备结构复杂，难以清洗；在丝状菌的培养过程中，细胞易受损伤。以清洗；在丝状菌的培养过程中，细胞易受损伤。第3页，此课件共28页哦自吸式发酵罐自吸式发酵罐 自吸式发酵罐不需要空压机供自吸式发酵罐不需要空压机供应压缩空气，它是利用搅拌器旋转应压缩空气，它是利用搅拌器旋转时产生的负压吸入空气。时产生的负压吸入空气。搅拌与供空气均由机械搅拌器

4、搅拌与供空气均由机械搅拌器完成，省去空压机。完成，省去空压机。优点优点 吸程不高，须采用低阻力高吸程不高，须采用低阻力高效空气除菌装置，对无菌要求高效空气除菌装置，对无菌要求高的发酵不适应；由于空气在搅拌的发酵不适应；由于空气在搅拌时直接进入发酵罐，故对时直接进入发酵罐，故对厌氧菌厌氧菌的发酵不适应的发酵不适应。缺点缺点第4页，此课件共28页哦一、一、KRH-PJKRH-PJ发酵罐系列产品发酵罐系列产品基本性能基本性能 发酵罐的控制是液晶触摸屏操作界面，发酵罐的控制是液晶触摸屏操作界面，PLCPLC控控制器。制器。该设备对温度、搅拌转速、该设备对温度、搅拌转速、PH PH 值、值、DODO值、

5、消值、消泡、多路补料、加酸、加碱、压力、通气量等参泡、多路补料、加酸、加碱、压力、通气量等参数实时测量和自动控制。数实时测量和自动控制。两种市售机械搅拌发酵罐两种市售机械搅拌发酵罐二、二、30BS-100JS-300030BS-100JS-3000发酵罐发酵罐罐体材料罐体材料不锈钢。不锈钢。搅拌系统搅拌系统采用上悬挂强磁力搅拌系统，无机采用上悬挂强磁力搅拌系统，无机械密封不易泄漏，底部无顶针罐底磁力搅拌。械密封不易泄漏，底部无顶针罐底磁力搅拌。控制系统控制系统自动、手动。自动、手动。泡沫控制泡沫控制全自动全自动 PID PID 测控与报警，蠕动泵自测控与报警，蠕动泵自动添加消泡剂。动添加消泡剂

6、。第5页，此课件共28页哦2.2.鼓泡式发酵罐鼓泡式发酵罐 鼓泡式发酵罐是借助鼓入空气而提供混合鼓泡式发酵罐是借助鼓入空气而提供混合与传质所需的功率。与传质所需的功率。排气排气排料排料进料进料进料进料空气空气 鼓泡式发酵罐的结构如右图所示，空气与鼓泡式发酵罐的结构如右图所示，空气与培养液由下部鼓入罐体，并以分散系通过筛板培养液由下部鼓入罐体，并以分散系通过筛板鼓泡。鼓泡。鼓泡式发酵罐结构简单，造价低，动力消鼓泡式发酵罐结构简单，造价低，动力消耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂菌污染，减小了对丝状菌培养过程中的细胞易菌污染，减小了对丝状菌培养过程中的

7、细胞易受损伤。受损伤。鼓泡式发酵罐一般较适用于，培养液粘度鼓泡式发酵罐一般较适用于，培养液粘度低、固含量低、需氧量较低的发酵过程。低、固含量低、需氧量较低的发酵过程。第6页，此课件共28页哦3.3.液体循环式发酵罐液体循环式发酵罐 气升式发酵罐与鼓泡式发酵罐相似，不设气升式发酵罐与鼓泡式发酵罐相似，不设机械搅拌，但在罐外设体外循环管，或在罐内机械搅拌，但在罐外设体外循环管，或在罐内设导流筒（拉力筒）。设导流筒（拉力筒）。气升式发酵罐结构简单，造价低，动力消气升式发酵罐结构简单，造价低，动力消耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂菌污染，减小了对丝状菌培

8、养过程中的细胞易菌污染，减小了对丝状菌培养过程中的细胞易受损伤。受损伤。气升式发酵罐一般较适用于，粘度低、固气升式发酵罐一般较适用于，粘度低、固含量低的培养液。含量低的培养液。气升环流式发酵罐气升环流式发酵罐排气排气排料排料进料进料空气空气排气排气排料排料进料进料空气空气第7页，此课件共28页哦喷嘴环流式发酵罐喷嘴环流式发酵罐 喷嘴环流式发酵罐采用机械泵引射压缩空喷嘴环流式发酵罐采用机械泵引射压缩空气，在喷嘴处形成剪切力场，将射入的空气在气，在喷嘴处形成剪切力场，将射入的空气在液相中分散为小气泡。液相中分散为小气泡。这些小气泡在罐内开始会积聚出较大的气这些小气泡在罐内开始会积聚出较大的气泡，通

9、过环流后将重新分散，从而加快了传质泡，通过环流后将重新分散，从而加快了传质速率。速率。与机械搅拌式发酵罐相比，在同样耗能的与机械搅拌式发酵罐相比，在同样耗能的前提下，前提下，喷嘴环流式发酵罐的氧传质速率要高喷嘴环流式发酵罐的氧传质速率要高得多得多。与气升式发酵罐比较，与气升式发酵罐比较，喷嘴环流式发酵罐喷嘴环流式发酵罐的适用氛围相对较广。的适用氛围相对较广。排气排气排料排料进料进料空气空气外循环支路外循环支路喷嘴第8页，此课件共28页哦一、光照气升式发酵罐一、光照气升式发酵罐 KRH-WQ KRH-WQ 发酵罐系列产品发酵罐系列产品基本性能基本性能 发酵罐的控制是光照气升式反应器采用外循环，由

10、罐体和发酵罐的控制是光照气升式反应器采用外循环，由罐体和外挂式提升管组成，在提升管内置为冷光源的光照系统，光照外挂式提升管组成，在提升管内置为冷光源的光照系统，光照时间可根据工艺要求而定。时间可根据工艺要求而定。该设备配有多个发酵罐专用标准接口，如该设备配有多个发酵罐专用标准接口，如pHpH接口、接口、DODO接口、接口、温控接口、接种口、消泡报警口等。温控接口、接种口、消泡报警口等。两种市售气升式发酵罐两种市售气升式发酵罐二、气升内环流发酵罐二、气升内环流发酵罐 AIF AIF 发酵罐系列产品发酵罐系列产品特点：特点：气流搅拌，剪切力小，特别适用于霉菌菌丝体和动植物细气流搅拌，剪切力小，特别

11、适用于霉菌菌丝体和动植物细胞等剪切敏感体系的纯培养。胞等剪切敏感体系的纯培养。无机械密封，具有可靠的抗污染密封性能。无机械密封，具有可靠的抗污染密封性能。第9页，此课件共28页哦连续管道发酵器连续管道发酵器 连续管道发酵器有多种连续管道发酵器有多种多样，可以是直管也可以是多样，可以是直管也可以是蛇管。培养液和种子液不断蛇管。培养液和种子液不断流入发酵器进行发酵。流入发酵器进行发酵。连续管道发酵器主要用连续管道发酵器主要用于厌氧发酵。于厌氧发酵。种子罐种子罐管道发酵器管道发酵器培养液培养液种子液种子液第10页，此课件共28页哦资料卡片资料卡片1.1.抗生抗生 抗生是生物之间的一种相互关系，即一种

12、生物通过分泌化学物质来抑制、排斥抗生是生物之间的一种相互关系，即一种生物通过分泌化学物质来抑制、排斥另一种生物的现象。此现象主要发生于微生物之间，也见于某些植物和动物。另一种生物的现象。此现象主要发生于微生物之间，也见于某些植物和动物。2.2.抗生素抗生素 抗生素是指由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程抗生素是指由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中，所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰或抑制其它生中，所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰或抑制其它生物活细胞发育功能的化学物质。物活细胞发育功能的化学物质。二、发

13、酵工程应用实例二、发酵工程应用实例1.1.抗生素的发酵生产抗生素的发酵生产问题：问题：什么是抗生什么是抗生(antibiosis)(antibiosis)？什么是抗生素？什么是抗生素(antibiotics)(antibiotics)？第11页，此课件共28页哦抗生素的种类抗生素的种类 抗生素的种类繁多（目前已知天然抗生素不下万种）。从合成的角度来抗生素的种类繁多（目前已知天然抗生素不下万种）。从合成的角度来看，抗生素可简单地分为天然品和人工合成品，前者由微生物代谢产生的，看，抗生素可简单地分为天然品和人工合成品，前者由微生物代谢产生的，后者是对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。后者是

14、对天然抗生素进行结构改造获得的部分合成产品。例如：例如：由真菌产生的抗生素由真菌产生的抗生素青霉素。青霉素。青霉素青霉素CHCH2 2C CNHNHO OO ON NCOOHCOOHCHCH3 3CHCH3 3S S氨苄青霉素氨苄青霉素CHCHC CNHNHO OO ON NCOOHCOOHCHCH3 3CHCH3 3S SNHNH2 2第12页，此课件共28页哦孢子制备孢子制备种子罐种子罐（一级）（一级）种子罐种子罐（二级）（二级）种子培养种子培养25 40-45h25 40-45h种子培养种子培养25 13-15h25 13-15h种子种子种子制备种子制备发酵的上游工程发酵的上游工程发酵发

15、酵发酵罐发酵罐（一级）（一级）发酵罐发酵罐（二级）（二级）发酵罐发酵罐（三级）（三级）22222626404045h45h发酵发酵131315h15h发酵液发酵液放罐放罐过滤过滤pH=5.0pH=5.01515滤液滤液萃取萃取萃取液萃取液浓缩、脱色浓缩、脱色结晶、干燥结晶、干燥青霉素盐青霉素盐（产品）（产品）醋酸丁酯（醋酸丁酯（BABA萃取液）萃取液）发酵的下游工程（提炼）发酵的下游工程（提炼）工艺流程工艺流程菌种菌种黄青霉素黄青霉素冷冻管冷冻管斜面母瓶斜面母瓶大米孢子大米孢子孢子培养孢子培养25 6-725 6-7天天孢子培养孢子培养25 6-725 6-7天天成熟孢子成熟孢子青霉素的发酵生

16、产青霉素的发酵生产第13页，此课件共28页哦 基质浓度在分批发酵过程中，常因前期基质量浓度过高，对生物合成基质浓度在分批发酵过程中，常因前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制，苯乙酸的生长抑制）；而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合抑制，苯乙酸的生长抑制）；而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，缓慢成，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，缓慢流加基质以维持一定的最适浓度。流加基质以维持一定的

17、最适浓度。在基质流加中特别注意的是葡萄糖的流加。因为在基质流加中特别注意的是葡萄糖的流加。因为葡萄糖葡萄糖即使是超出最即使是超出最适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。慢或停止。由于目前糖浓度的检测尚难在线进行，故葡萄糖的流加不是依据糖浓由于目前糖浓度的检测尚难在线进行，故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制，而是间接根据度控制，而是间接根据pHpH值、溶氧或值、溶氧或C0C02 2 释放率予以调节。释放率予以调节。【基质浓度基质浓度】工艺控制工艺控制 在青霉素发酵工程中，其主要工艺控制因素有基质浓度

18、、温度、在青霉素发酵工程中，其主要工艺控制因素有基质浓度、温度、pHpH值值和溶氧等。和溶氧等。第14页，此课件共28页哦 青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为应在应在2525左右较好。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维左右较好。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。【温度温度】对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到素。当

19、溶氧浓度降到30%30%饱和度以下时，青霉素产率急剧下降；低于饱和度以下时，青霉素产率急剧下降；低于10%10%饱饱和度时，则造成不可逆的损害。和度时，则造成不可逆的损害。当溶氧浓度过高，说明菌丝生长不良或加糖率过低，造成呼吸强度下当溶氧浓度过高，说明菌丝生长不良或加糖率过低，造成呼吸强度下降，同样影响生产能力的发挥。降，同样影响生产能力的发挥。【溶氧溶氧】青霉素发酵的最适青霉素发酵的最适 pHpH值一般认为在值一般认为在6.56.5左右较好，有时也可以略高或左右较好，有时也可以略高或略低一些，但应尽量避免略低一些，但应尽量避免pH7.0pH7.0。因为青霉素在碱性条件下不稳定，容易。因为青霉

20、素在碱性条件下不稳定，容易加速其水解。加速其水解。【pHpH值值】第15页，此课件共28页哦红霉素的发酵生产红霉素的发酵生产红霉素红霉素 红霉素是由红色链霉菌（红霉素是由红色链霉菌（Streptomyces erythreusStreptomyces erythreus）所产生的大环内）所产生的大环内酯（酯（macrolidemacrolide）系的代表性的抗生素。其抗菌谱主要是部分革兰阴性杆）系的代表性的抗生素。其抗菌谱主要是部分革兰阴性杆菌，与青霉素同属于窄谱抗生素（菌，与青霉素同属于窄谱抗生素（Narrow Spectrum AntibioticsNarrow Spectrum Anti

21、biotics）。）。红霉素红霉素H HCHCH3 3H H3 3C CH HH H3 3C COHOHO OHOHOH HHOHOH H3 3C CO OH HC C2 2H H5 5O OH HCHCH3 3H HH HH HCHCH3 3CHCH3 3N(CHN(CH3 3)2 2OHOHO OO OO OCHCH3 3H H3 3COCOOHOHO OCHCH3 3 红霉素分子中含有一个大环红霉素分子中含有一个大环内酯作为配糖体，并以糖苷键和内酯作为配糖体，并以糖苷键和 2 2个分子的糖相连。其中糖的二个分子的糖相连。其中糖的二甲胺基显碱性。甲胺基显碱性。多氧大环内酯第16页，此课件共

22、28页哦生产工艺流程生产工艺流程菌种菌种红色链霉菌红色链霉菌孢子制备孢子制备发酵液发酵液种子种子种子制备种子制备发酵发酵孢子制备孢子制备种子制备种子制备温度：温度：3737培养基：淀粉、培养基：淀粉、(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4、NaClNaCl、CaCOCaCO3 3、玉米浆、琼脂、玉米浆、琼脂pH=7.0 pH=7.0 7.27.2培养基：花生饼粉、蛋白冻、培养基：花生饼粉、蛋白冻、(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4、淀粉、葡萄糖、淀粉、葡萄糖温度：温度：33 33 3535发酵发酵培养基：黄豆饼粉、玉米浆、淀粉、葡萄糖、培养基：黄豆饼粉、玉米浆、淀粉、葡萄糖、(NH(N

23、H4 4)2 2SOSO4 4、CaCOCaCO3 3、KHKH2 2POPO4 4pH=6.5 pH=6.5 7.27.2有氧发酵有氧发酵第17页，此课件共28页哦菌种菌种红色链霉菌红色链霉菌孢子培养孢子培养发酵液发酵液种子种子种子培养种子培养发酵发酵发酵液处理发酵液处理甲醛甲醛ZnSOZnSO4 4调酸碱度调酸碱度pH=8.0pH=8.0NaOHNaOH过滤过滤过滤液过滤液材料的预处理材料的预处理层析层析醋酸丁酯醋酸丁酯BABA萃取液萃取液离心分离离心分离乳酸盐沉淀乳酸盐沉淀过滤过滤洗涤洗涤湿晶体湿晶体干燥干燥 55 55H H2 2O OpH=7-8pH=7-8产品产品（红霉素碱）（红霉

24、素碱）第18页，此课件共28页哦2.2.氨基酸的发酵生产氨基酸的发酵生产 氨基酸氨基酸(amino acid)(amino acid)是指，含有是指，含有“氨基氨基”和和“羧基羧基”一类有机化合物一类有机化合物的通称，是蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物的通称，是蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。例如：质。例如：在氨基酸分子中，氨基为碱性基团，羧基为酸性基团。天然氨基酸均在氨基酸分子中，氨基为碱性基团，羧基为酸性基团。天然氨基酸均为为氨基酸。氨基酸。NHNH2 2R R CH CH COOHCOOH氨基酸氨基酸NHNH2 2R R CH CH CH

25、CH2 2 COOHCOOH氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 我们知道，生物大分子的各种蛋白质在生命活动中表现出的各种各样我们知道，生物大分子的各种蛋白质在生命活动中表现出的各种各样生理功能，主要取决于蛋白质中氨基酸的组成。生理功能，主要取决于蛋白质中氨基酸的组成。目前，我们所知道的天然氨基酸有目前，我们所知道的天然氨基酸有 300300多种，其中人体所需的氨基酸多种，其中人体所需的氨基酸有有2222种。根据人体所需氨基酸的情况，常将其分为必须氨基酸和非必须氨种。根据人体所需氨基酸的情况，常将其分为必须氨基酸和非必须氨基酸两类。基酸两类。第19页，此课件共28页哦谷氨酸的生产谷氨酸的生产 谷氨酸谷氨酸

26、非必须氨基酸，非必须氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。在医学上谢上具有重要意义。在医学上主要用于治疗肝性昏迷；另外谷氨酸作为神主要用于治疗肝性昏迷；另外谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效儿童均有一定疗效。谷氨酸（谷氨酸（L-GLUL-GLU）HOOCHOOCCHCH2 2CHCH2 2CHCHCOOHCOOHNHNH2 2 谷氨酸钠是由钠离子与谷氨酸根离子形成谷氨酸钠是由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐，是

27、食品工业调味料味精的主要成分，也的盐，是食品工业调味料味精的主要成分，也是鸡精的重要成分。是鸡精的重要成分。HOOCHOOCCHCH2 2CHCH2 2CHCHCOONaCOONaNHNH2 2谷氨酸钠晶体谷氨酸钠晶体第20页，此课件共28页哦淀粉淀粉液化（水解）液化（水解）淀粉酶淀粉酶水解液水解液糊精、低聚糖糊精、低聚糖糖化（水解）糖化（水解）糖化酶糖化酶糖化液糖化液（葡萄糖）（葡萄糖）发酵法生产谷氨酸一般采用淀粉或糖蜜，我国大多数厂家是采用淀粉发酵法生产谷氨酸一般采用淀粉或糖蜜，我国大多数厂家是采用淀粉为原材料。为原材料。在发酵法工艺中，几乎所有的氨基酸产生菌都不能直接利用淀粉或糊在发酵法

28、工艺中，几乎所有的氨基酸产生菌都不能直接利用淀粉或糊精，需对淀粉进行水解处理。淀粉的水解可采用酸解法或酶解法。精，需对淀粉进行水解处理。淀粉的水解可采用酸解法或酶解法。目前，国内外厂家多以酶解法为主。其流程如下：目前，国内外厂家多以酶解法为主。其流程如下：【淀粉的糖化淀粉的糖化】8585，pH=6.0pH=6.06060，24h24h 过去氨基酸都是从蛋白质水解液中分离提取。自过去氨基酸都是从蛋白质水解液中分离提取。自19651965年日本采用发酵年日本采用发酵法生产谷氨酸后，发酵法生产氨基酸逐步取代了传统的水解法工艺，使得法生产谷氨酸后，发酵法生产氨基酸逐步取代了传统的水解法工艺，使得发酵法

29、在氨基酸生产中占主导的地位。发酵法在氨基酸生产中占主导的地位。生产工艺流程生产工艺流程第21页，此课件共28页哦【菌种扩大培养及发酵菌种扩大培养及发酵】发酵发酵30-3730-37，30h30h发酵液发酵液北京棒北京棒杆菌杆菌斜面培养斜面培养3232，18-24h18-24h菌种菌种一级种子培养一级种子培养3232，12h12h二级种子培养二级种子培养3232，7-10h7-10h斜面培养基斜面培养基 蛋白胨、牛肉膏、蛋白胨、牛肉膏、NaClNaCl、琼脂；、琼脂；pH=7.0-7.2pH=7.0-7.2一级种子培养基一级种子培养基 葡萄糖、玉米浆、尿素、葡萄糖、玉米浆、尿素、KHKH2 2P

30、OPO4 4、MgSOMgSO4 4、FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3 及及MnSOMnSO4 4；pH=6.5pH=6.56.86.8二级种子培养基二级种子培养基 糖化液糖化液(葡萄糖葡萄糖)、玉米浆、尿素、玉米浆、尿素、KHKH2 2POPO4 4、MgSOMgSO4 4、FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3 及及MnSOMnSO4 4；pH=6.5pH=6.56.86.8（振荡）（振荡）（通气、搅拌）（通气、搅拌）第22页，此课件共28页哦谷氨酸发酵液谷氨酸发酵液丙酮酸丙酮酸北京棒北京棒杆菌杆菌菌种扩大培养菌种扩大培养淀粉淀粉酶解酶解糖化液糖化液EMPEMP酵解酵解菌种菌种接

31、种接种三羧酸循环三羧酸循环谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶转氨基转氨基发发酵酵EMPEMP酵解酵解 在细胞浆内所发生的，由葡萄糖在细胞浆内所发生的，由葡萄糖直接分解为丙酮酸的过程。该途径又直接分解为丙酮酸的过程。该途径又称称Embden-Meyerhof-ParnusEmbden-Meyerhof-Parnus途径，简途径，简称称EMPEMP酵解。酵解。三羧酸循环三羧酸循环 由乙酰由乙酰 CoACoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸，柠檬酸经一系和草酰乙酸缩合成柠檬酸，柠檬酸经一系列反应，再氧化脱羧，经列反应，再氧化脱羧，经-酮戊二酸、琥珀酸，再降解酮戊二酸、琥珀酸，再降解成草酰乙酸。成草酰乙酸。HOHOO O

32、O OO OOHOH酮戊二酸酮戊二酸HOHOO OO OOHOHNHNH2 2谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NHNH4 4+谷氨酸谷氨酸第23页，此课件共28页哦三羧酸循环示意图三羧酸循环示意图-酮戊二酸酮戊二酸 +NH+NH4 4+谷氨酸谷氨酸谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NADH+H+NADH+H+NAD+NAD+第24页，此课件共28页哦【谷氨酸的提取谷氨酸的提取】过滤过滤谷氨酸发酵液谷氨酸发酵液滤液滤液等电点沉淀等电点沉淀酸化酸化pH=4-4.5pH=4-4.5HClHClpH=3.22pH=3.22HClHCl离心分离离心分离溶解、脱色溶解、脱色沉淀物沉淀物产品产品（L-L-谷氨酸）谷氨酸）结晶

33、结晶谷氨酸纳谷氨酸纳（味精）（味精）送制剂送制剂 谷氨酸的提取可采用等谷氨酸的提取可采用等电点法或离子交换法。电点法或离子交换法。等电点法操作简单，收等电点法操作简单，收率率6060，周期长，占地面积，周期长，占地面积大；大；离子交换法的收率相对离子交换法的收率相对较高，可达较高，可达80809090。第25页，此课件共28页哦【生物素生物素】作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰 CoACoA的辅酶，参与脂的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而影响磷酯的合成。肪酸的生物合成，进而影响磷酯的合成。发酵的控制发酵的控制【种龄和种量种龄和种量】一级种子控制

34、在一级种子控制在11-12h11-12h，二级控制在，二级控制在 7-8h7-8h。接种量为。接种量为1 1。过多，菌。过多，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸量不高。体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸量不高。【pHpH值值】发酵前期，幼龄细胞对发酵前期，幼龄细胞对pHpH较敏感，较敏感，pHpH过低，菌体生长旺盛，营养成分过低，菌体生长旺盛，营养成分消耗大，转入正常发酵慢，长菌不长酸。消耗大，转入正常发酵慢，长菌不长酸。谷氨酸脱氢酶最适谷氨酸脱氢酶最适 pHpH为为7.0-7.27.0-7.2，转氨酶最适，转氨酶最适pH 7.2-7.4pH 7.2-7.4。在发酵中。在发酵中后期，

35、保持后期，保持pHpH不变。过高转为谷氨酰胺，过低氨离子不足。不变。过高转为谷氨酰胺，过低氨离子不足。【通风量通风量】不同种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不不同种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。在长菌体阶段，通风过大，生物素缺乏，抑制菌体生长；在发酵产酸同。在长菌体阶段，通风过大，生物素缺乏，抑制菌体生长；在发酵产酸阶段，需要大量通风供氧，以防过量生成乳酸和琥珀酸，但通风过大，则阶段，需要大量通风供氧，以防过量生成乳酸和琥珀酸，但通风过大，则大量积累大量积累a-a-酮戊二酸。酮戊二酸。第26页，此课件共28页哦赖氨酸的发酵生产赖氨酸的发酵生产赖氨

36、酸（赖氨酸（LYSLYS）CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCHCOOHCOOH NHNH2 2NHNH2 2 赖氨酸属于赖氨酸属于必须氨基酸必须氨基酸（essential amino acidessential amino acid），在医药上除了用），在医药上除了用于治疗有关赖氨酸缺乏症外，还可作为利尿剂的辅助药物，治疗因血中氯于治疗有关赖氨酸缺乏症外，还可作为利尿剂的辅助药物，治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药物（如水杨酸等）生成盐来化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药物（如水杨酸等）生成盐来减轻不良反应，与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。

37、减轻不良反应，与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。第27页，此课件共28页哦赖氨酸的发酵生产赖氨酸的发酵生产AS1.563AS1.563菌种菌种斜面培养斜面培养pH=7.0 32pH=7.0 32种子培养种子培养pH=6.8pH=6.87.07.0种子种子斜面培养基成分：斜面培养基成分：葡萄糖葡萄糖5g/L5g/L、牛肉膏、牛肉膏10g/L10g/L、蛋白冻、蛋白冻5g/L5g/L、琼脂、琼脂20g/L20g/L。种子培养基成分：种子培养基成分：葡萄糖葡萄糖20g/L20g/L、玉米浆、玉米浆20g/L20g/L、硫酸镁、硫酸镁0.5g/L0.5g/L、磷酸氢二钾、磷酸氢二钾1g/L1g/L、碳酸、碳酸钙钙5g/L5g/L、硫酸铵、硫酸铵 4g/L4g/L、豆饼水解液、豆饼水解液10g/L10g/L。AS1.563AS1.563菌种菌种高丝氨酸缺陷型菌株高丝氨酸缺陷型菌株AS1.563AS1.563。上游工程上游工程第28页，此课件共28页哦