生化过程参数的检测和控制概要学习PPT教案.pptx

2025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/6发酵热的测定
(1)通过测量一定时间内冷却水的流量和冷却水的进出。
Q发酵=GC(T2-T1)/V
Q发酵-----------发酵热;C-------冷却水的比热
G-----------冷却水的流量;T1T2------进出口冷却水的温度;V----------发酵液的体积2025/3/62025/3/62025/3/6(4)测定微生物生长代谢中的耗氧量。

--------发酵过程中生成的发酵热数量；
---------基质完全氧化需氧量与菌体和产物完全氧化需氧量之差，即微生物在生长和代谢过程中所消耗的氧；2025/3/62025/3/62025/3/6二.pH的检测和控制
pH值可用耐灭菌的玻璃电极和银-汞参比电极以及pH
测量仪表的检测系统检测，可连续指示罐内酸碱变化。
微生物反应过程中pH的变化具有一定规律。
①在微生物细胞的生长阶段，由于所用的微生物菌种不同，相对于接种后的起始pH值有上升或下降趋势2025/3/6引起反应液pH值下降的主要原因有：
1.培养基中的碳/氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量或者中间补糖过多或溶解氧不足，致使糖等物质氧化不完全，培养液中有机酸会大量积累，从而使pH值下降
2.消泡油加得过多；
3.微生物生理性物质的存在，使pH值下降。2025/3/61.调节培养基中的原始pH值，或加入缓冲溶液制成缓冲能力强、pH值变化不大的培养基。
2.可在反应过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节，进而合理地控制发酵条件，也可通过调整通风量来控制pH值。
3.进行补料，既调节了培养液的pH值，又可补充营养，增加培养液的浓度和减少阻遏作用，进一步提高产率。

2025/3/6三.泡沫的影响和控制
太多的泡沫给反应带来不利的影响
1.使反应器的装填系数减少；
2.造成大量逃液，导致产物的损失；
3.泡沫“顶罐”有可能使培养基从搅拌的轴封渗出，增加了染菌的机会。2025/3/6微生物反应过程产生泡沫的原因
1.由外界引进的气流被机械地分散形成
2.反应过程产生的气体聚结生成的泡沫
培养基的物理化学性质对泡沫形成的表面现象起
决定作用，此外，培养基的温度、酸碱度、浓度
等对过程的泡沫也有一定的影响。培养基中的蛋
白质含量越多，反应液的黏度也越大，越容易起
泡，泡沫多而且持久稳定。
泡沫的控制
化学消泡
消泡机理：1.消泡剂是表面活性物质，降低气泡表面张力，使气泡破裂2.降低机械强度（降低液膜的弹性）3.降低膜表面的黏度。
天然油脂类、高级醇类、聚醚类、硅酮类、氟化烷烃等2025/3/6机械消泡
靠机械强烈振动和压力的变化，促使细胞破裂，或借助机械力将排出气体中的液体加以分离回收，从而达到消泡的作用。机械消泡的优点是不需在发酵液中加入其他物质，减少了由于加入消泡剂所引起的染菌机会和对后续分离的影响。但是机械效果不如化学消泡迅速、可靠、不能根本上消除引起稳定泡沫的因素，而且它还需要一定的设备和消耗一定的动力。
液位电极控制消泡剂的流加
液位电极是根据空气与带有发酵液的泡沫
导电率不同的原理制造。
采用双位式的控制方法，当反应物液面达
到一定的高度时，自动打开消泡剂的阀门，当液面降回到正常时，自动关闭消泡剂的阀门。2025/3/62025/3/62025/3/6生物传感器的特点2025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62025/3/62.肉汤培养法
通常用组成为0.3%牛肉膏、0.5%葡萄糖、0.5%氯化钠、0.8%蛋白胨、0.4%的1%酚红溶液（pH7.2）的葡萄糖酚红肉汤作为培养基，将待检样品直接接入经完全灭菌后的肉汤培养基中，分别于37℃和27℃进行培养，观察微生物生长情况，并进行镜检，判断是否染菌。常用来检查培养基和无菌空气中是否带菌。2025/3/64.发酵过程的异常现象观察法
根据发酵过程出现的异常现象如溶解氧、pH值、排出气中的CO2含量以及微生物菌体的酶活力等的异常变化来检查发酵是否染菌。溶解氧水平异常变化，对于特定的发酵过程具有一定的溶解氧水平，而且在不同的发酵阶段其溶解氧的水平也是不同的。如果发酵过程中的溶解氧水平发生了异常的变化，一般就是发酵染菌发生的表现。2025/3/6由于染菌的杂菌的好氧性不同，产生的溶解氧异常的现象也是不同的。当杂菌是好气性微生物，溶解氧的变化是在短时间内下降，直至接近于零，且在长时间内不能回升；当杂菌是非好气性微生物，而生产菌由于受污染而抑制生长，使耗氧量减少，溶解氧升高。
排气中的CO2异常变化，好气性发酵排出的气体中的CO2含量与糖的代谢有关。对于特定的发酵过程，工