美高梅官方网站_美高梅游戏官网娱乐

北京霍尔斯 > 中文版 > 产品资讯 > 美高梅官方网站 >
美高梅官方网站系统中补料的作用 时间:2020.06.02
       目前,补料工艺已是工业发酵领域中研究最多、应用最广的技术之一,一般是在发酵进行至大量生成产物的阶段,因合成产物和维持细胞活动的需要,有选择地补充营养物质。合适的补料工艺能够有效地控制微生物的中间代谢,使之向着有利于产物积累的方向发展。本文对补料工艺特点、补料原则、补料动力学和补料控制理论等问题进行综述。

       补料发酵补加的营养物质大致有五类:
       ①补充菌体所需的能源和碳源, 如葡萄糖和液化淀粉等;
       ②补充菌体所需氮源,如蛋白胨、豆饼粉、玉米浆、酵母粉和尿素等有机氮源,有些发酵还采取通入氨气或添加氨水等;
       ③加入某些菌体生长代谢所需的微量元素和无机盐,如磷酸盐、硫酸盐等;
       ④对于产诱导酶的微生物,常在补料中适当加入该酶的作用底物,以提高酶的产量;
       ⑤对一些抗生素发酵,往往需要补充抗生素形成的前体。
       补料的作用
       (1)有利于菌体的高密度培养:高密度发酵的生物量可达60 ~150g/L , 需投入2 ~ 5 倍于生物量的营养物。所以,若将所有的补料一次加到培养基中,过高浓度的营养物势必造成菌体代谢的紊乱,表现为迟滞期延长,比生长速率降低,得率下降;
       (2)降低培养基中有毒底物对菌体生长的抑制有些发酵需要利用甲醇、醋酸和苯酚等有毒物质作为培养基成分,这些物质即使在较低浓度下,也会对微生物生长产生抑制作用。而通过补料,可减小抑制作用;
       (3)解除高浓度营养物和分解代谢物引起的阻遏作用:葡萄糖分解代谢物可阻遏包括纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、转化酶以及氨基酸合成酶等酶的合成。通过补料来控制菌体生长速率以使酶的合成明显去阻遏;通过补料还可以减小分解代谢产生的乙醇、甲酸、乳酸等副产物对菌体生长的不利影响;
       (4)维持有利的发酵条件:发酵过程中常常发生 pH 值的变化,直接加酸或加碱可以快速调整酸碱度,而通过补加碳源或氮源,可以缓慢而根本地调整 pH 值。对于好氧发酵, 一次性投糖过多会造成细胞生长过快,快速消耗氧气,而常规的通风搅拌无法满足供氧需求。补料可以缓解该矛盾,此外,补料还可调整发酵液粘度、氧传递系数等物性参数, 改善发酵环境,有利于细胞生长和产物合成。


       无反馈控制补料方式有三种:恒速补料、变速补料和指数补料
       (1)恒速补料 
       在恒速补料发酵中,以预先设定的恒定速率补加限制性营养物。相对菌体来说,营养物浓度是逐渐降低的,菌体比生长速率也是下降的,而菌体总量是线性增加的。恒速补料在一定程度上满足了菌体对养料的需要,避免了营养物抑制,但这种方法往往只是根据一个参数指标控制的。这类操作常见于早期报道;
       (2)变速补料 
       变速补料是在培养过程中补加速率以梯度、阶段或线性等方式不断增加。它可以在菌体浓度较高的情况下加入更多营养物来促进细胞的生长,实现细胞比生长速率不断增加,有利于产物的形成。尽管比较粗糙,但要优于恒速补加法 ;
       (3)指数补料
       指数补料是一种简单而行之有效的方法。补加速率呈指数增加,它能够使反应器中营养物浓度控制在较低的水平,而使菌体的比生长速率为恒定值,菌体密度呈指数增加。指数补料较好地配合菌体的生长过程,又不需要特别复杂的仪器,因而受到了较多的重视。
       反馈控制补料   
       实际发酵过程常会与预设过程有偏差,,如果能及时地纠正偏差,就可使反应朝预定方向进行,否则将很难达到预期的目标。反馈控制补料就是在发酵过程中对反应器内的营养物浓度、产物浓度以及细胞浓度等参数进行实时或在线检测和控制。

       中间补料的前提就是了解发酵参数与微生物代谢、营养物利用以及产物形成之间的关系,选择恰当的反馈控制参数。可控制的参数有直接测量参数和间接测量参数。直接测量参数为温度、pH 、溶解氧浓度、光密度、营养物浓度、压力和尾气成分等,它们均可用仪器设备直接测量。间接测量参数包括比生长速率、菌体细胞浓度、摄氧率、氧气转移率、二氧化碳增长率和呼吸商等。它们可用一个或多个直接测量参数值评估或计算得到。
    
      (1)简单反馈控制(又称单一循环法)补料
       此法控制与营养物利用相偶联的pH 或溶解氧浓度等参数,使之保持恒定。例如,预先设定pH恒定值,发酵中菌体代谢产生酸性物质或铵,使pH值发生改变,从而启动控制开关,开始补料,pH恢复至恒定值;以溶解氧浓度作为补料开关则是根据培养基中某种关键营养物(主要是碳源)消耗,会导致溶解氧浓度迅速改变。该方法操作较为简单,但带有经验性,易滞后;
       (2)根据营养物摄取或需求量来控制补料
       就是在线检测培养基中营养物浓度,通过补料将营养物控制在设定值内。这类方法在补料控制中常见,控制的对象往往是葡萄糖浓度;
       (3)根据比生长速率来控制补料 
       菌体的比生长速率μ越大,说明该微生物生长得越快,消耗营养物越多;
       (4)根据尾气成分分析来控制补料
       营养物的利用通常伴随着CO2 等气体的释放。 测定出口气体,类似于分析营养物,也能用来控制补料速率;
       (5)根据细胞形态学控制补料
       在一些微生物培养时,细胞形态学变化与培养条件(如溶解氧浓度, 剪切速度, 培养基成分密切相关);
       (6)神经网络控制补料
       人工神经网络控制就是模拟人类大脑的运行机制,采用处理单元代替神经元,依靠贮存于处理单元之间相互关联的信息实现控制。可采用这一模型来预报发酵状态是否正常,预测发酵阶段,预测代谢状态、产物、营养物浓度和各种抑制状态的产生等;
       (7)模糊控制的补料
       发酵中的可测参数与生物的生长和代谢之间,难以用确切的数学关系来描述,而用隶属函数来描述它们的模糊关系似乎更加恰当。当常规检测和控制方法难以精确地反映系统的运行状态时,模糊控便可应用到控制过程。模糊控制是工程师的经验与上述相关控制方法结合的产物,或者完成是经验的产物。
 /product1/729.html       
       以上就是关于美高梅官方网站系统中补料的作用的相关介绍,霍尔斯公司致力于美高梅官方网站技术推广与工艺设备开发。通过多年的努力,已具备丰富的工程经验,为客户提供设备的工艺设计到设备生产、安装调试等一系列服务,能够提供整体解决方案和交钥匙工程,赢得了客户和业内的良好口碑。想要了解更多关于美高梅官方网站的相关信息,请持续关注www.withdk.com
联系我们 电话:010-64919358 传真:010-64919358-805 邮箱:sales@withdk.com 地址:北京市朝阳区常营未来时大厦4F