文档介绍：第五章 1. 分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵之间的关系? 答: 分批发酵、补料分批发酵和高密度发酵时现代发酵工程技术中的重要方式。几种方式既有联系,也有区别,是目前从事生物技术科研与生产实践的人员必须掌握的细胞培养技术。分批发酵是指生物反应器的间歇操作, 在发酵过程中, 除了不断进行通气( 好氧发酵)和为调节发酵液的 pH 而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为普遍使用的方式。分批发酵的主要特征是所有工艺变量都随时间而变化。主要的工艺变量是各种物质的浓度及其变化速率。补料分批发酵技术是指在微生物分批发酵中, 以某种方式向培养系统中补加一定物料的培养技术。通过向培养系统中补充物料, 可以使培养液中的底物浓度较长时间地保持在一定范围内,即保证微生物的生长需要,又不造成不利影响,从而达到提高容量产率,产物浓度和得率的目的。补料分批发酵技术的特点是: 由于基质的缓慢补入, 既满足了微生物生长和产物合成的持续需要, 又要避免了由于基质过量引起的各种调控反应, 从而能使产率获得很大提高; 补料技术本身的提高: 少次多量——少量多次——流加——微机控制流加; 整个发酵过程中不断地调节补料率,维持各项物质的供需平衡。高细胞密度发酵是一个相对概念,是指应用一定的培养技术和装置提高菌体的发酵密度, 使菌体密度比普通发酵培养有显著的提高, 最终提高特定产物的比生产率。它采用增加发酵菌种对数期的生长时间、相对缩短衰亡时间来提高菌体的发酵密度, 极大地改进了发酵工艺,最终提高产物的比生产率( 单位体积单位时间内产物的产量) ,不仅可减少培养体积, 强化下游分离提取, 还可以缩短生产周期, 减少设备投资从而降低生产成本, 在一定程度上减少废水量,极大地提高了发酵产品在市场上的竞争力。补料分批发酵是介于分批发酵和连续发酵之间的发酵形式; 区别于分批发酵技术: 由于补加物料, 补料分批发酵系统不一再是封闭系统; 区别于连续发酵技术: 补料分批系统并不是连续地向外放出发酵液, 罐内的培养液体积(V) 不再是个常数, 而是随时间(t) 和物料流速(F) 而变化的变量( 变体积操作)。而高密度发酵是在传统发酵技术上改进的发酵技术。表补料分批发酵与分批发酵,连续发酵的区别补料函数 Fex 特征 Fin 特征发酵方式 F=F(t) Fex=0 Fin=0 分批发酵(Fin=Fex=0) Fin=Fin(t) 补料分批发酵 Fex ≠0 Fin ≠ Fex 补料分批发酵 Fin=Fex 连续发酵(Fin=Fex ≠ 0) 2 .既然高密度发酵具有非常好的特点,为什么还要研究普通的补料分批发酵呢? 答:尽管高密度发酵工艺进行生产之前需要考虑的问题很多,包括高细胞密度发酵过程中, 水溶液中的固体与气体物质的溶解度, 机制对生长的限制或抑制, 基质和产物的不稳定性和挥发性,产物或副产物的积累是否达到抑制生长水平,高浓度的二氧化碳与热的释放速率, 高的痒需求以及培养及浓度不断增加等方面。发酵生产中选用高密度发酵工艺过程时, 需结合目的产物, 全面考虑其效益和费用, 已评价其可行性。故实际发酵生产中, 应用较多的是补料分批发酵, 仅需改善发酵工艺就可投入生产。因此补料分批发酵是研究和应用的最多的高密度发酵方式。 3. 深刻理解补料分批发酵涉及到的五种操作,即: