生物过程分析与检测复习资料

第一章 绪论

一、生物反应过程的概念，本质。 概念：生物反应过程是指生物技术的实验成果经工艺及工程开发，成为可供工业生产的工艺过程。

本质：生物反应过程本质上是利用生物催化剂进行生物技术产品的生产过程。 二、生物反应过程的特点。

1) 由于采用生物催化剂，反应过程在常温常压下进行 2) 以采用可再生资源——碳水化合物、蛋白质等为主要原料，来源丰富，价格低廉，过程中废物的危害性小，但原料成分往往难以控制，易给产品质量带来一定影响。（原料来源方便）

3) 与化工生产相比，生产设备较为简单，能量消耗一般也较少，但由于过高的底物或产物浓度常导致酶的抑制或细胞不能耐受如此高端渗透压而失活，因此反应液中的底物浓度不能过高，且要求在无杂菌污染情况下进行操作

4) 酶反应过程的专一性强，转化率搞，发酵过程成本低，应用广，但反应机理复杂，较难控制，反应液中杂质较多，给提取纯化带来困难。

第二章 物理分析

一、传感器的重要特性

可靠性，灵敏性，精度，可互换性，可清洗，耐消毒，无菌，无毒。（后面四个是生物传感器与其它传感器的明显区别） 二、热电偶测温原理

热电偶的基本工作原理是基于物体的热电效应，有两种不同的导体组成闭合回路，当两个接点的温度不同时，回路中将产生电势，该电势的方向和大小取决于导体的材料和两个接点的温度差别，（温度不同，电效不同） 热电阻式测温元件电阻与温度的关系

Rt=R0[1+α(t-t0)] 三、测量压力的传感器：

1) 波登管式压力传感器。μ（泊松系数）=横向应力/纵向应力=2L/h，E（弹性系数）=应

力/应变

2) 波纹管式压力传感器。轴向伸缩而径向不发生变化。E是材料的杨氏模量，与弹性模数

一样

3) 膜式压力传感器

4) 电阻应变片。金属导体的电阻随着他所受机械变形（伸长或缩短）的大小而发生变化的

现象，称为金属的电阻应变效应。 四、流量测量

流量仪表分三大类：容积式，速度式，质量式流量计。 速度式流量计中适用于空气流量测量的是转子流量计

转子流量计由一根上粗下细的锥形管和一个能在其内上下浮动的转子组成。增加转子密度，转子流量计程扩大，同一高度的转子平衡位置所对应的被测介质流量大，反之，量程就缩小。 压差式流量计也叫节流式流量计，依据流体流动的节流原理，利用流体经节流装置时产生的压力差来测量流量。

电磁流量计输出信号不受液体的物理条件——温度，压力，粘度变化的影响

第三章 化学参数的检测

电化学分析概念:是应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析方法。

电化学池基础： ( 电解质溶液 电极 电路)

原电池：是化学能转变为电能的装置。利用两个电极金属性的不同，产生电势差，产生 电子流动，产生电流。

任何可发生氧化还原反应的化学过程均可利用开发为电池。

原电池组成 ：活泼性不同的金属 形成闭合回路 自发的氧化还原反应 原电池电极判断 正极：电子流入 化合价降低 还原 活泼性较弱 负极：电子流出 化合价升高 氧化 活泼性较强 原电池表示方法 负极在左，正极在右(会判断对错)

（—）Zn（s）I Zn2+（C）II Cu2+（C）I Cu（s）（+）

电极电位：在电池中一般指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置。阳氧阴还 电解: 电解装置电流通过化学电池在电极上发生电子转移的化学过程。 电解分析法：电重量分析法和库伦分析法。

电重量分析法：根据阴极析出物质的重量求溶液浓度的方法。

库伦分析法：由库仑计记录电解过程消耗的电量，电解完全后，根据法拉第电解定律计算出待测物质的量的方法。

根据IUPAC（国际纯粹化学和应用化学联合会）倡仪，电化学分析法分为三大类： ①既不涉及双电层，也不涉及电极反应，（包括电导分析法、高频滴定法等)；

②涉及双电层，但不涉及电极反应，(例如通过测量表面张力或非法拉第阻抗而测定浓度的分析方法；)

③涉及电极反应，(包括电位分析法、电解分析法、库仑分析法、极谱法和伏安法等) 根据分析原理分类：

1) 通过试液的浓度在特定实验条件下与化学电池某一电参数之间的关系求得分析结果的方法.(电导分析法.库仑分析法/电位法/伏安法/极谱分析法）。 2) 是利用电参数的变化来指示容量分析终点的方法.（ 电导滴定，电位滴定，电流滴定法） 3) 是电重量法，或称电解分析法。这类方法将直流电流通过试液,使被测组分在电极上还

原沉积析出与共存组分分离,然后再对电极上的析出物进行重量分析以求出被测组分的含量。

电导分析法： 测定溶液的电导而求得溶液中电解质浓度的方法。 电导：电阻的倒数，单位（S）；

电导率：两电极板为单位面积，距离为单位长度时溶液的电导。

摩尔电导率：距离为单位长度的两电极板间含有单位物质的量的电解质溶液的电导 优点：操作简单，快速，不破坏试样

缺点：选择性差，不区分离子种类、含量 ，不能测定难离解化合物、有机物 电位分析法： 通过测定电极电位来测量物质的量的方法。 指示电极：电极电位随被测物质活度变化 参比电极：电极电位与被测物质活度无关 参比电极 1 标准氢电极： 2H++2e=H2 规定：任何温度下，氢电极点位为零

2饱和甘汞电极：Hg、Hg2Cl2、饱和KCl溶液。 Hg2Cl2（s）+2e=2Hg+Cl-

甘汞电极电位取决于KCl浓度 电位分析法分类：

1) 电位测定法（测量电极电位，再由能斯特方程求的待测物质浓度。）

2) 电位滴定法（滴定过程中，电极电位突变来确定终点，从滴定体积和浓度来计算待测物

含量。)

确定电位滴定终点方法：E-V曲线法 △E/ △V-V曲线法 △2E/ △V2-V曲线法

电解分析法原理：应用外加电源电解试液，电解后称量在电极上析出金属的质量，依次进行分析的方法，又称电重量法。

库伦分析法: 由库仑计记录电解过程消耗的电量，电解完全后，根据法拉第电解定律计算出待测物质的量的方法。

根据电解方式、电量测定方式分类：控制电位库仑法 恒电流库仑法 动态库仑法 法拉第定律: m=Mq/Fn =ItM/Fn 影响电流因素及消除:

1) 溶剂参与电极反应（水） 2) 共存杂质的电解

3) 溶解氧的还原，电解前通惰性气体数分钟消除 4) 电极本身参与反应 5) 电解产物副反应

终点指示法：指示剂法，电位法，永停终点法（永停终点法库仑滴定、永停滴定法），分光光度法

1有利于生物细胞的生长繁殖；○2有利于代谢产物的生成；○3有利于提高pH测量的意义：○

4降低生产成本；○5防止环境污染等。 产品产量、质量；○

pH测量所需电极：一个测量电极，一个参考电极 1. 盐效应γX H+

具有相同H+浓度的溶液pH值却不同，这是因为他们的离子强度不同 2 介质效应 γH+M

表示介质对H+活度的影响。

当pH值等于解离常数的负对数时，缓冲液的缓冲能力最强，即：pH=pKs

pH测量的一般原则: ⑴选择合适的pH电极 ⑵温度一致性 ⑶溶液均一性 ⑷电极的标定 pH电极的标定: ⑴使用前，用标准缓冲液来进行准确标定。 ⑵电极标定先标定零点（即pH7.0），再标定斜率。 电极维护:

1) 电极功能的维护：用适当溶剂冲洗电极；去除表面固体物质的吸附 2) 电极的储存（活化）：电极应储存在参考电解液中，如果电极长时间干燥储存，应在使

用前在电解液中活化数小时。

第四章 生物反应液生物参数的检测与估算

RC滤波器 抑制高频干扰

数字滤波器 周期性、脉冲性干扰

数字滤波器: 通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，提高其有用信号消除或削减各

种干扰和噪音。

数字滤波器优点：只需在数据运算前添加数字滤波程序；稳定性高；使用灵活方便 数字滤波方法:

1限幅滤波，1) 程序判断滤波：○把两次相邻的采样值进行比较，增量的绝对值与两次采样

允许的最大差值△y比较，小于或等于△y则采取采样值，大于△y则舍去； 2限速滤波 ○

2) 算术平均滤波（递推平均波）：N值大小决定了采样平均值的平滑度和反应的灵敏度，

N值增大，信号平滑度提高，对信号变化反应的灵敏度降低，占用机时长。通常流量取N=12，压力取N=4。 3) 加权递推平均滤波 4) 一阶惯性滤波

氧利用速率 （OUR）:单位时间内、单位发酵液体积内细胞消耗的氧量 二氧化碳释放速率（CER）：单位时间内、单位发酵液体积内细胞消耗的氧量 呼吸商（RQ）：二氧化碳释放速率与氧气消耗速率之比 热量平衡：Qexch=Qf+Qagi

发酵过程中，产生的发酵热和搅拌热均由冷却系统带走 发酵热（Qf）：微生物在发酵过程中释放出来的净热量。

1微生物生长过程产生的热量；2为维持活力而消耗基质产生的热量；3产物发酵热组成：○○○

生成释放的热量

活细胞浓度测定原理：利用生物细胞催化反应或活细胞本身特有的物质而使用生物发光或化学发光进行测定。

生物反应液特点：组成复杂，有生物活性，气-固-液并存，组分、含量有时变性，培养过程保证密封、无菌

在线分析（on-line analysis）：在生产过程中直接对被控制的产品的特性量值进行检测的分析方法

离线分析（ off-line analysis ）：从生产流取样并将样品进行分析的方法。

生物传感器(biosensor)：由生物分子识别元件与各类物理、化学换能器组成，用于各种生命物质和化学物质的分析和检测

生物传感器组成：识别元件 理化换能器 信号放大装置 生物传感器分类

1) 根据分子识别元件分类：酶传感器 微生物传感器 细胞传感器 组织传感器 免疫传感器

2) 根据换能器即信号转换器分类：生物电极传感器 半导体生物传感器 光生物传感器

热生物传感器 压电晶体生物传感器

3) 以被测目标与分子识别元件的相互作用方式分类：生物亲合型生物传感器 质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法 质谱仪组成：离子化器 质量分析器 检测器 在线检测特点：实时性强 离线检测：时间滞后性

生物传感器： 灵敏度高 专一性强 微量 快速、准确 不耐灭菌、易导致生物反应器污染（微生物电极）

质谱分析技术： 高灵敏度 高精度 偏差小 设备昂贵

色谱技术 ：应用范围广、应用普遍 预处理复杂 测样时间长

生物反应液目标成分; 有机化合物 酶电极；酶-------固定化

活力稳定、响应特性较好的酶膜

酶的种类：单一酶 复合酶 酶和辅酶系统 信号：电流型和电位型

酶电极稳态响应：当把酶电极置于某被检测溶液时，电极信号就随时间逐渐增加，最后趋于稳定

酶电极稳态响应时间：当某一样品中待测物质浓度改变后，电极信号输出达到稳态值所需的时间。

输出信号达到稳态值的95%所需时间称为95%响应时间 酶的专一性---------突出优点

实际检测中：离子 底物结构类似物

干扰酶电极测量因素： 酶的非专一性 中间产物 离子效应（对酶和电极的影响） 微生物电极：由载体固定的微生物细胞和相关的电化学检测器件组合构成微生物传感器。 微生物电极分类：

1) 呼吸性测定型传感器（利用微生物呼吸作用消耗或产生CO2，进而利用氧电极或CO2

电极进行检测待测物浓度）

2) 代谢产物测定型传感器 (微生物活细胞使待测物代谢为能使电极产生响应或与之反应

的的电极活性物质)

免疫电极分类：标记免疫性 非标记免疫性 （抗原抗体的特异性结合）

第六章 生物细胞的代谢调节

生物代谢调控机制的类型: 酶的活性调节(活化或钝化)，酶合成的调节（诱导或阻遏） 酶活性的调节

1) 代谢调节的部位

①养分吸收分泌的通道（膜运输蛋白）

②限制酶与基质的接近（细胞器、膜结合酶类） ③代谢途径通量的控制

2) 共价修饰: 蛋白质分子中的氨基酸残基与一化学基团共价连接或解开，使其活性改变。

1可逆共价修饰 ○2不可逆共价修饰 分类：○

化学基团：甲基、磷酸基团、乙酰基、硫修饰、腺苷酰基

酶的可逆共价修饰的特点及意义 ⑴随时响应，可在短时间内改变酶的活性 ⑵有效控制细胞生理代谢

⑶易为响应环境变化而控制酶的活性 ⑷活化与钝化之间来回变换，消耗能量

不可逆共价修饰: 酶原激活——无活性的酶原被相应的蛋白酶作用，切去一小段肽链而被激活 。

3) 变构或别构效应 ：是指一种小分子物质与一种蛋白质分子发生可逆的相互作用，导致

这种蛋白质的构象发生改变，从而改变这种蛋白质与第三种分子的相互作用。 变构蛋白是表现变构效应的蛋白，如阻遏蛋白； 变构酶是具有变构作用的酶

变构调节的特征：⑴调节性分子为与变构蛋白互补结合的小分子化合物 ⑵酶反应动力学性质不同，速率与浓度曲线呈S形

⑶效应物与底物结合位点相独立 ⑷效应物结合位点不一定是特异性的 ⑸为反馈抑制的基础 酶合成的调节 ：

1) 酶的诱导，负向控制（ β–半乳糖苷酶），正向控制（对异化阿拉伯糖的酶） 2) 分解代谢物阻遏，如葡萄糖对β–半乳糖苷酶的阻遏 3) 终产物的调节，如色氨酸对其自身合成酶的抑制 组成酶：不依赖于酶底物或类似物的存在而合成；

诱导酶：依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成； 诱导物（ Inducer）能引起诱导作用的化合物 诱导物不一定是底物作用底物 酶的作用底物不一定有诱导作用

酶的诱导作用⑴负向控制 调节基因产物阻止转录的进行（Lac操纵子）

⑵正向控制 调节基因产物是激活蛋白，转录必需（Ara操纵子） 酶的诱导方式⑴同时诱导 ⑵顺序诱导

酶的诱导系数：酶合成的诱导速率与非诱导速率之比。 IPTG：1000

最有效的诱导物总是基质的类似物（一种利用差或不利用的底物） 酶合成的阻遏A、末端产物阻遏B、分解代谢物阻遏 葡萄糖效应——分解代谢物阻遏效应 分解代谢物阻遏作用的克服：

1) 不使用阻遏性碳源，或过程补糖办法限制生产菌糖耗速率 2) 加入诱导物类似物、缓慢补入诱导物、缓慢代谢的诱导物衍生物 同工酶：是指催化相同反应而分子结构不同的酶。 微生物次级代谢的特征（了解一下） ⑴ 级代谢产物不在生长期产生 ⑵ 种类繁多 ⑶ 一株菌可产生结构相近的一族代谢产物 ⑷ 一族代谢产物中各组分的多少取决于遗传和环境因素 ⑸ 一种微生物的并不同菌株可产生结构完全不同的次级代谢产物 ⑹ 次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感 ⑺ 微生物由生长期向生产期过度时，形态特征发生变化 ⑻ 生物合成过程是由多基因控制的代谢过程

一般而言，抗生素一类次级代谢物生合成酶是通过诱导作用产生的 诱导物在不同生长期次级代谢产物合成的影响：

⑴诱导物只有在菌体生长末期加入时对次级代谢产物合成有刺激作用；

⑵在菌体旺盛生长期或次级代谢产物合成期加入时对次级代谢产物合成不起作用 抗生素生物合成基因： 染色体 染色体之外的遗传物质 结构基因 染色体、质粒

调节基因 染色体之外的遗传物质

添加前体不能促进次级代谢产物的合成，其原因是： ⑴不吸收、未能到达生合成部位 ⑵对生合成有反馈抑制作用

⑶不是次级代谢产物的合成的直接前体

⑷不是次级代谢产物的合成的限制因素 ⑸次级代谢产物的合成有多重调控机制 ⑹碳源分解代谢物调节

⑺许多抗生素的合成受葡萄糖的抑制

碳源分解代谢物调节：除葡萄糖外，凡是能够促进抗生素产生菌迅速生长的碳源，也能够抑制抗生素等次级代谢物的生物合成。

消除抑制：⑴不使用阻遏性碳源 ⑵过程补充 磷酸盐的调节：

1）无机磷促进初级代谢，抑制次级代谢 2）无机磷对生长速率、产物合成速率影响 若无机磷浓度增加 则生长速率增加 产物合成速率降低

3）无机磷与糖分解代谢途径关系 无机磷浓度增加 糖酵解途径活性增加 磷酸戊糖途径活性降低

4）磷限制次级代谢产物合成的诱导物的合成 5）过量磷抑制次级代谢产物前体的合成 6）磷抑制或阻遏次级代谢产物合成所必需的磷酸酯酶

第七章 生物反应过程的控制

发酵操作方式 ⑴ 分批发酵：是指在一封闭培养系统内含有初始限制量基质进行的发酵方式 ⑵ 补料分批发酵 ：发酵过程中，间歇或连续的补加新鲜培养基的培养方法 ⑶ 连续发酵: 又称连续流动培养或开放性培养，指培养基料液连续输入发酵罐，并同时放

出含有发酵产品的发酵液。

延滞期（适应期）刚接种后的一段时间内，几乎未见菌体浓度的增加。 缩短延滞期策略 ⑴ 种子子——对数生长期 ⑵ 接种量 ⑶ 培养基——种子培养基与发酵培养基尽量一致

微生物产物形成动力学：⑴生长相关联型 ⑵非生长关联型

1生产速率与菌体比生长速率成正比 生长相关联型特点：○

2产物常为微生物分解基质途径的直接产物 ○

1产物的形成速率与菌体生长量有关，而与菌体生长速率无关 非生长关联型特点：○2多数次级代谢产物属于这种 ○分批发酵中提高产量策略: ⑴缩短延滞期（三点） ⑵生长相关联型

采用有利于细胞生长的培养基，延长与产物合成有关的对数生长期 ⑶非生长关联型

缩短菌体的对数生长期，并迅速获得足够量的菌体细胞后延长生产期 补料分批发酵较传统分批发酵的优点 ⑴消除分解代谢物阻遏效应，并维持适当的菌体浓度 ⑵避免培养基积累有毒代谢物 ⑶不易产生菌种老化和变异等 连续培养较补料分批发酵

优点:⑴连续培养能维持较低基质浓度 ⑵提高设备利用率和单位时间产量 ⑶便于自动控制

缺点：长时间连续培养很难保证纯种培养，菌种易变异 生物热

来源：细胞合成代谢、分解代谢

特点：⑴有阶段性 ⑵ 延滞期：产热较少 ⑶对数生长期：大量产生⑷生长后期：产热降低 生物热随菌株培养基成分和发酵时期的不同而不同

对营养物质的利用速率越大，培养基成分越丰富，生物热越大 发酵旺期生物热明显大于其他时期的生物热 温度对发酵的影响：

⑴温度影响相关代谢酶的活性 ⑵温度影响发酵液的物理性质 ⑶温度影响生物合成的方向

不同的菌种 不同的培养条件 不同生长阶段 不同酶反应最适温度不同 最适温度选择原则：

1) 发酵整个周期不宜选择一个最适温度 2) 考虑培养基成分和浓度 3) 考其他发酵条件（通气）

溶解氧（Dissolved Oxygen, DO）:不同的菌种及不同的发酵阶段菌体生长的需氧量不同 DO值影响 ⑴酶的活性 ⑵代谢途径 ⑶产物产量

氧的传质速率影响因素 : ⑴溶解氧浓度〔通气量 搅拌速率〕

⑵传质阻力〔温度 发酵液性状（生物量）〕

呼吸临界氧浓度：是指不影响菌的呼吸代谢所允许的最低氧浓度。 对产物而言，便称为产物合成的临界氧浓度。

对于同一种菌而言，其呼吸临界氧浓度与产物合成临界氧浓度并不一致

溶解氧低谷阶段：菌的摄氧率也出现高峰值，菌处于对数生长期，生物量显著增大，发酵液黏度亦增加。过了生长阶段，需氧量略有减少，溶解氧上升，次级代谢产物开始形成

溶解氧低谷阶段通气量的调节：溶解氧水平低于临界值，可增加通气量；通气量已很大时，再提高作用有限。

溶解氧作为发酵异常的指示： 1.发酵过程中污染好气性杂菌

较短时间内，溶解氧浓度降至零，且长时间不回升 染菌：好气性杂菌——溶解氧浓度降至零

非好气性杂菌，且能抑制生产菌——溶解氧浓度反而升高

补料时，会引起溶解氧浓度显著降低，但在短时间内会回复，可与染菌相区别 2.污染噬菌体或其他不明原因出现发酵液变稀现象时，溶解氧浓度迅速上升 3.发酸现象

4.操作故障或事故引起的发酵异常情况 5. 质量控制指标

溶解氧作为发酵中间控制的手段原理：

1) 发酵过程中，添加糖时，菌丝量及呼吸增加，溶解氧下降 2) 培养液中可利用碳源减少，呼吸减少，溶解氧上升 发酵过程中，不同功率消耗所得的溶解氧变化曲线不一样 搅拌速率增加，氧的传质能力提高 发酵液黏度越大，氧传质阻力越大

降低培养温度可得到较高溶解氧 发酵过程中pH的变化：

1) 生长阶段：pH上升或下降 2) 生产阶段：趋于稳定 3) 自溶阶段：pH上升 引起发酵液中pH下降的因素

1) 培养基中碳、氮比例不当：碳源过多，特别是葡萄糖量过多，或中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累而pH下跌 2) 消沫油过多，代谢产生脂肪酸和有机酸 3) 生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降 引起发酵液中pH上升的因素：

1) 培养基中碳、氮比例不当：氮源过多，氨基氮释放，使pH上升 2) 中间补料中碱性物质加入过多 3) 生理碱性物质 pH的控制：

1) 发酵液pH偏低，氨氮也偏低，补加氨水、尿素等使pH回升； 2) 发酵液pH偏高而氨氮偏低，补加硫酸铵或氯化铵； 3) 发酵液pH和氨氮均偏高，适当增加糖的量

二氧化碳对发酵的影响 ：

1) 二氧化碳对对菌体生长和产物形成均有一定的抑制作用， 2) 二氧化碳可影响菌体形态 CO2、HCO3-:

CO2作用于膜脂肪酸核心部位

HCO3-作用于磷脂、亲水头部带电荷部位及膜蛋白质 发酵过程中，添加葡萄糖会使CO2增加，pH降低： 利用葡萄糖产生二氧化碳，溶解的CO2会使pH降低； 利用葡萄糖产生有机酸类化合物，使pH降低

发酵过程中糖（C）和油（O）的添加： 总碳量不变时

增加O/C， OUR、CER上升速率缓慢，菌体浓度增加缓慢 增加C/O， OUR、CER快速上升，菌体浓度增加迅速

? 油：控制菌体生长；碳源

基质浓度的控制：使菌体细胞达到一定水平后，再逐步加入营养物质供产物合成用

补料发酵的类型按补料方式：连续补料；不连续补料；多周期补料 按补加物料组分：完全补料；半分批补料

按补料控制方式：反馈控制补料；直接控制补料；间接控制补料；无反馈控制补料 按反应器发酵液体积变化：变体积补料；恒变体积补料

补料发酵补加的营养物质： 1) 补充菌体所需的能源和碳源 2) 补充菌体所需氮源

3) 菌体生长代谢所需的微量元素和无机盐 4) 产诱导酶的微生物，添加酶的底物 5) 补充产物合成的前体物质

补料工艺的特点

1) 有利于菌体的高密度培养 2) 降低培养基中有毒底物的对菌体生长的抑制 3) 解除高浓度营养物质和分解代谢物引起的阻遏作用

4) 维持有利的发酵条件 〔发酵液pH偏低，氨氮也偏低，补加氨水、尿素等使pH回升；发酵液pH偏高而氨氮偏低，补加硫酸铵或氯化铵；发酵液pH和氨氮均偏高，适当增加糖的量〕

补料发酵的控制：

(一) 无反馈控制的补料 恒速补料

变速补料

指数补料：补加速率呈指数增加 (二) 反馈控制补料：在发酵中通过对反应器内的营养物质浓度、产物浓度及细胞浓度等参数

进行实时或在线的监测和控制进行补料 反馈控制补料类型： 1) 简单反馈控制

2) 营养物摄取或需求量 3) 根据比生长速率 4) 尾气成分分析 5) 细胞形态学 6) 氧传递系数

泡沫对发酵过程的影响： 1) 降低发酵罐装料系数 2) 增加菌群的非均一性 3) 增加染菌几率 4) 产物损失 5) 消沫剂影响提取工序 泡沫的影响因素：

1) 通气、搅拌的剧烈程度 2) 培养基成分

玉米浆、豆饼粉、蛋白胨、酵母粉、糖蜜等是主要的发泡因素 碳源中糖的起沫能力较小 3) 灭菌方法、温度和时间

发酵过程中泡沫的消长：

发酵前期：泡沫较多（发酵液中的蛋白含量较高） 发酵过程中：泡沫减少（营养成分浓度降低）

发酵后期：泡沫增多（菌体自溶，可溶性蛋白浓度增加） 泡沫的控制：

1) 机械消沫：锯齿状消沫浆；半封闭式涡轮消沫器；离心式消沫器；机构消沫器 2) 消沫剂消沫

1泡沫表层存在有极性表面活性剂形成的双电层时，机理：○可加入具有相反电荷的表面活性剂，降低其机械强度；或加入强极性物质降低膜强度

2液膜具有较大表面黏度时，加入分子内聚力较小的物质，降低黏度 ○

消沫剂的选择：

1) 同时降低液膜的机械强度和表面黏度 2) 较小的表面张力和溶解度 3) 对菌体无毒

4) 对后续处理无影响 5) 成本低、来源广

消沫剂的种类：天然油脂；聚醚类；高级醇类；硅树脂类

消沫剂加到发酵罐中能否起效取决于它的扩散能力

发酵过程中泡沫的消长：

发酵前期：泡沫较多（发酵液中的蛋白含量较高） 发酵过程中：泡沫减少（营养成分浓度降低）

发酵后期：泡沫增多（菌体自溶，可溶性蛋白浓度增加） 泡沫的控制：

1) 机械消沫：锯齿状消沫浆；半封闭式涡轮消沫器；离心式消沫器；机构消沫器 2) 消沫剂消沫

1泡沫表层存在有极性表面活性剂形成的双电层时，机理：○可加入具有相反电荷的表面活性剂，降低其机械强度；或加入强极性物质降低膜强度

2液膜具有较大表面黏度时，加入分子内聚力较小的物质，降低黏度 ○

消沫剂的选择：

1) 同时降低液膜的机械强度和表面黏度 2) 较小的表面张力和溶解度 3) 对菌体无毒

4) 对后续处理无影响 5) 成本低、来源广

消沫剂的种类：天然油脂；聚醚类；高级醇类；硅树脂类

消沫剂加到发酵罐中能否起效取决于它的扩散能力

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/st26.html