分批培养与补料分批培养的区别？补料分批培养的优点？
分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，经过一段时间的培养后，终止培养。在细胞分批培养过程中，不向培养系统补加营养物质，而只向培养基中通入氧，能够控制的参数只有pH值、温度和通气量。因此细胞所处的生长环境随着营养物质的消耗和产物、副产物的积累时刻都在发生变化，不能使细胞自始至终处于最优的条件下，因而分批培养并不是一种理想的培养方式。分批培养过程特征如图14-2。
图14-2动物细胞分批式培养过程的特征
细胞分批式培养的生长曲线与微生物细胞的生长曲线基本相同。在分批式培养过程中，可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。
分批培养过程中的延滞期是指细胞接种后到细胞分裂繁殖所需的时间，延滞期的长短根据环境条件的不同而不同，并受原代细胞本身的条件影响。一般认为，细胞延滞期是细胞分裂繁殖前的准备时期，一方面，在此时期内细胞不断适应新的环境条件，另一方面又不断积累细胞分裂繁殖所必需的一些活性物质，并使之达到一定的浓度。因此，一般选用生长比较旺盛的处于对数生长期的细胞作为种子细胞，以缩短延滞期。
细胞经过延滞期后便开始迅速繁殖，进入对数生长期，在此时期细胞随时间呈指数函数形式增长，细胞的比生长速率为一定值，根据定义
式中 t：培养时间（h）；
：细胞的初始浓度；
X
X：t时刻的细胞浓度；
μ：细胞的比生长速率。
细胞通过对数生长期迅速生长繁殖后，由于营养物质的不断消耗、抑制物等的积累、细胞生长空间的减少等原因导致生长环境条件不断变化，细胞经过减速期后逐渐进入平稳期，此时，细胞的生长、代谢速度减慢，细胞数量基本维持不变。
在经过平稳期之后，由于生长环境的恶化，有时也有可能由于细胞遗传特性的改变，细胞逐渐进入衰退期而不断死亡，或由于细胞内某些酶的作用而使细胞发生自溶现象。
图14-3典型的分批培养随时间的变化曲线
在分批培养过程中，与细胞的生长、代谢相关的主要参数有限制性营养物质浓度及其比消耗速率、细胞密度及其比生长速率、产物浓度及其生成速率、抑制物的浓度等。根据比速率的定义，分批式培养过程有下述方程：
式中μ：细胞的比生长速率：
S：底物浓度
：基质比消耗速率；
Q
S
P：产物浓度；
：产物比生产速率。
Q
P
典型的分批培养随时间变化的过程曲线如图14-3所示。
由于分批式培养过程的环境随时间变化很大，而且在培养的后期往往会出现营养成分缺乏或抑制性代谢物的积累使细胞难以生存，不能使细胞自始至终处于最优的条件下生长、代谢，因此在动物细胞培养过程中采用此法的效果不佳。
分批补料式培养是指先将一定量的培养液装入反应器，在适宜的条件下接种细胞，进行培养，使细胞不断生长，产物不断形成，而在此过程中随着营养物质的不断消耗，不断地向系统中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物。分批补料式培养只是向培养系统补加必要的营养成分，以维持营养物质的浓度不变。由于分批补料式培养能控制更多的环境参数，使得细胞生长和产物生成容易维持在优化状态。
分批补料式培养过程的特征如图14-4所示。分批补料式培养的特点就是能够调节培养环境中营养物质的浓度：一方面，它可以避免在某种营养成分的初始浓度过高时影响细胞的生长代谢以及产物的形成；另一方面，它还能防止某些限制性营养成分在培养过程中被耗尽而影响细胞的生长和产物的形成。同时在分批补料式培养过程中，由于新鲜培养液的加入，整个过程的反应体积是变化的。
图14-4流加式培养过程的特征
根据分批补料控制方式不同，有两种分批补料式培养方式：无反馈控制流加
和有反馈控制流加。无反馈控制流加包括定流量流加和间断流加等；有反馈控制流加一般是连续或间断地测定系统中限制性营养物质的浓度，并以此为控制指标来调节流加速率或流加液中营养物质的浓度等。由于分批补料式培养的反应体积不断变化，培养过程中的各参数变化可写为
式中 V：培养液的体积；
F（t）：流加液的流速；
S：流加液的基质浓度；
YX/S：基于一定基质的细胞产率；
M：维持常数。
补料分批培养的优点：补料分批培养技术介于分批培养和连续培养之间，兼有两者之优点，而又克服了两者之缺点同传统的分批培养相比，补料分批培养的优越性是明显的，首先它可以解除底物抑制、产物反馈抑制和葡萄糖分解阻遏效应。对于好氧发酵，补料分批培养可以避免在分批发酵中田一次性投糖过多造成细胞大量生长，耗氧过多，以至通风搅拌设备不能匹配的状况。还可以在某些情况下减少菌体生成量，提高有用产物的转化率。在真菌培养中，菌丝的减少可以降低发醇液的粘度，便于物耕输进及后处理。在补料分批培养中，菌体可被控制在一系列连续的过渡态阶段，可用来作为控制细胞质量的手段，在以出芽率作为质量标准的酵母生产中，控制补料速率，可姒提高产芽孢酵母的比例。用补料分批培养技术可以重复某个时期细胞培养的过渡态，用此可用作理论的研究。同时，研究补料分批培养是达到自动控制和最优控制的前提。
图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点? 表一：分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵简单比较
呼吸作用与发酵的根本区别在于：电子受体不是将电子直接传递给底物本身的中间产物，而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。 4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染，应如何处理？ 答：发酵过程杂菌污染的途径有 1.种子带菌，2.培养基及设备消毒不够，3.设备破损，4.空气系统，5.操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。（2分） 如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理，（1分）如： 1.种子带杂菌——灭菌，排掉。（0.5分） 2.发酵前期——严重：实消后补种、料。不严重：运转并观察。（0.5分） 3.发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。（0.5分） 4.发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。（0.5分） 5、连续发酵有何优缺点？ 答：（1）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。（1分）（2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。（1分） （3）、发酵稳定、便于管理。（1分） 缺点：营养利用率略低、控制要求高。（2分） 6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？ 答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。（3分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。（3分）
6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？ 答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗出，增加染菌机会（5）泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。（3分，答出3点以上即可） 化学消泡优点：化学消泡剂来源广泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造设备，大小规模适用，易实现自动控制。缺点：消泡剂对微生物生长有毒性。（1分） 物理消泡优点：不用在发酵液中加其他物质，节省原料，减少由于加消泡剂引起的污染机会。缺点：不如化学消泡迅速、可靠，需一定设备及消耗动力，不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。（1分） 7、改变细胞膜通透性的方法有哪些？ 答：（1）选择生物素缺陷型限制生物素用量，（2）生物素过量时采用油酸缺陷型菌株，限制油酸用量，（3）添加含高级脂肪酸的表面活性剂，拮抗脂肪酸的合成，（4）选育甘油缺陷型，限制甘油含量，（5）添加青霉素控制细胞壁后期合成。（每点1分） 基于工业发酵的基本模式,在微生物定向育种和发酵条件控制方面所采取的五字策略是“进、通、节、堵、出” ①进，促进细胞对碳源营养物质的吸收；②通，使来自上游和各个注入分支的碳架物质能畅通地流向目的产物； ③节，阻塞与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物； ④堵，消除或削弱目的产物进一步代谢的途径； ⑤出，促进目的产物向胞外空间分泌。 五、分析问答题：（15分） 1、在某菌种发酵生产中，最近发现发酵过程中糖氮的消耗减慢了，发酵周期延长了，产品得率下降，试分析可能的原因，并进一步验证和提出解决的办法。 答：经分析很可能发生了菌种衰退。（3分，写出分析的根据） 验证方法：1、显微镜镜检，观察菌种形态上有无发生变异，2、平板培养，观察菌落生长情况，3、摇瓶培养，测定相关生理指标。换过菌种或进行菌种复壮，看上述现象是否消失。（5分） 要解决好菌种衰退问题要做到： （1）做好菌种的保藏工作（5分，回答5点以上即可，每点给1分） A、使菌种在保藏中处于休眠状态，孢子、芽孢。低温、干燥、缺氧、营养缺乏、代谢活动下降。 B、要纯粹，要作无菌检查 C、新鲜的斜面，生长要丰满，取幼龄菌接种 D、接种量要适当，斜面生长不过密 E、保藏培养基，C源比例少，营养贫乏一些，否则产酸，产生代谢产物，引起变异。保藏培养基不加或少加葡萄糖，活化用0.1％葡萄糖
线上的R2线圈失电,同时49534线上的R2继电器断开,则电机M停止。此时该停止信号在控制室控制屏上同时出现声/光报警,提醒操作人员注意,从而达到设置此连锁的目的。 6 系统调试 根据上述的逻辑控制原理及电气控制电路,在完成现场及控制室设备的安装及接线后,即可进行调试,在此项目中我们是分步进行调试的: 611 首先调试逻辑电路 在FOXBORO卡件安装前,先进行组态,即按我们要求分别在逻辑卡件2AX+DSS上进行,组态成我们所需要的:与门,或非门和或门(组态的方式在该卡件的说明书上有详细的说明,只需按上面的方法执行即可),安装到机柜后,按我们设计的逻辑电路接线。在该工作完成后,在输入卡上模拟1和0信号,对照工艺要求的逻辑输出表,看输出结果是否与我们所要求的相符。 612 现场设备调试 (1)现场设备流量开关为FCI公司的FL T93-L型一体化管道式流量开关,该流量开关在定货时即已按我们的要求进行了组态和设置,只需正确安装即可;如要改变设置,亦可按照说明书上的说明进行。 (2)低转速开关我们选用的是M ILL TRON ICS 公司的产品:由MPS-1小型化速度传感器,预放大板RMA和MPA-4报警板组成。在上述设备安装完成后,现场主要是调整MPS-1探头的位置,即将探头与转动轴上凸处调到3mm—8mm即可;另外在MPA-4报警板上,我们将转速设置在10转/分左右,将延时时间设置在10秒左右,根据现场的实际情况,经多次调整,直至满足我们要求为止。 (3)控制回路的调试:此部分调试主要是检查线路及各个继电器之间的接线是否正常,同样的原理,我们模拟一个信号,看最终输出到MCC(马达控制中心)的信号是否正确,是否是我们所需要的逻辑输出。 (4)系统联调:由于在系统联调之前,我们均已做了一些相应的单调,因此在联调时,基本上没有出现什么问题,即使出现了一些问题,也是一点小问题,很快就解决了。 7 投运及验收 目前该连锁系统已顺利通过了工艺的模拟验收,并已于3个月前投入运行,整个系统一直稳定可靠,达到和满足了当初工艺提出的要求。 参考资料 1 FOX BORO固态逻辑组件2AX+DSS使用说明书 2 FOX BORO触点—逻辑转换输入组件使用说明书 3 FOX BORO逻辑电平—触点转换输出组件使用说明书 4 MFA-4P MO TION FAILURE ALARM Instruction Manual PL -298 5 FL T Series Flexswitch Flow Level,Temperature Switch/monitor Installation Operation and Maintenance Manual Doc.No. 06EN003246,Patent.4967593 收稿日期:2001-10-27 发酵生产过程中的自动补料系统 西安利君制药服份有限公司(710077) 朱小昆 齐拴武 陕西医药工业设计所(710077) 鱼宝生 摘要 本文介绍了抗生素发酵过程中采用计算机控制自动补料系统的方法,较为详细地讨论了计量罐式系统、流量计式系统和三阀补料系统,这三种系统的优缺点和大致的实际应用情况。目前工程上采用的计算机控制的计量罐式自动补料系统具有稳定、实用和易维护的特点。 关键词 抗生素 发酵 自动补料 计算机 计量罐式系统 流量计式系统 三阀系统 应用 1 概述 发酵生产过程机理十分复杂,过程控制参数多,参数相互关联制约,要实现生产过程的优化控制,必须借助计算机才能完成。计算机的高速采集、大容量存储、实时分析处理等优势能够帮助工艺人员完成监视、控制和优化功能。要实现低投入、高产出的
图表比较分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵优缺点? 表一:分批发酵、连续(流加)发酵与分批补料发酵简单比较
呼吸作用与发酵的根本区别在于:电子受体不就是将电子直接传递给底物本身的中间产物,而就是交给电子传递系统,并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。 4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些？如出现杂菌污染,应如何处理？ 答:发酵过程杂菌污染的途径有1、种子带菌,2、培养基及设备消毒不够,3、设备破损,4、空气系统,5、操作不当(取样、补料、消泡、控制)等。(2分) 如出现杂菌污染,应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理,(1分)如: 1、种子带杂菌——灭菌,排掉。(0、5分) 2、发酵前期——严重:实消后补种、料。不严重:运转并观察。(0、5分) 3、发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质,再做处理。(0、5分) 4、发酵后期——同中期,并考虑产率与成本关系,考虑放罐。(0、5分) 5、连续发酵有何优缺点？ 答:(1)、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。(1分) (2)、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。(1分)
(3)、发酵稳定、便于管理。(1分) 缺点:营养利用率略低、控制要求高。(2分) 6、摇瓶提高溶氧方法有哪些？发酵罐提高溶氧方法有哪些？ 答:摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比,增加摇床转速,不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。(3分)发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型,增加高径比,适当提高通气量,适当提高搅拌速度(搅拌罐)等方法。(3分) 6、泡沫对发酵有何影响？常用的消泡方法有何优缺点？ 答:泡沫对发酵的影响有:(1)泡沫持久存在,妨碍CO2的排除,影响微生物对氧的吸收,破坏正常生理代谢,不利发酵与生物合成。(2)泡沫大量产生,使发酵罐有效容积大大减少,影响设备利用率。(3)泡沫过多,控制不好,会引起大量跑料,造成浪费与环境污染(4)泡沫升到灌顶,可能从轴封渗出,增加染菌机会(5)泡沫过多也会影响氧传递、通风与搅拌效果。(3分,答出3点以上即可) 化学消泡优点:化学消泡剂来源广泛,消泡效果好作用迅速可靠,用量少,不需改造设备,大小规模适用,易实现自动控制。缺点:消泡剂对微生物生长有毒性。(1分) 物理消泡优点:不用在发酵液中加其她物质,节省原料,减少由于加消泡剂引起的污染机会。缺点:不如化学消泡迅速、可靠,需一定设备及消耗动力,不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素。(1分) 7、改变细胞膜通透性的方法有哪些？ 答:(1) 选择生物素缺陷型限制生物素用量,(2) 生物素过量时采用油酸缺陷型菌株,限制油酸用量,(3) 添加含高级脂肪酸的表面活性剂,拮抗脂肪酸的合成,(4)选育甘油缺陷型,限制甘油含量,(5)添加青霉素控制细胞壁后期合成。(每点1分) 基于工业发酵的基本模式,在微生物定向育种与发酵条件控制方面所采取的五字策略就是“进、通、节、堵、出” ①进,促进细胞对碳源营养物质的吸收;②通,使来自上游与各个注入分支的碳架物质能畅通地流向目的产物; ③节,阻塞与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流,使碳架物质相对集中地流向目的产物; ④堵,消除或削弱目的产物进一步代谢的途径; ⑤出,促进目的产物向胞外空间分泌。 五、分析问答题:(15分) 1、在某菌种发酵生产中,最近发现发酵过程中糖氮的消耗减慢了,发酵周期延长了,产品得率下降,试分析可能的原因,并进一步验证与提出解决的办法。 答:经分析很可能发生了菌种衰退。(3分,写出分析的根据) 验证方法:1、显微镜镜检,观察菌种形态上有无发生变异,2、平板培养,观察菌落生长情况,3、摇瓶培养,测定相关生理指标。换过菌种或进行菌种复壮,瞧上述现象就是否消失。(5分) 要解决好菌种衰退问题要做到: (1)做好菌种的保藏工作(5分,回答5点以上即可,每点给1分) A、使菌种在保藏中处于休眠状态,孢子、芽孢。低温、干燥、缺氧、营养缺乏、代谢活动下
分批培养与补料分批培养的区别？补料分批培养的优点？ 分批式培养是指先将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，细胞不断生长，同时产物也不断形成，经过一段时间的培养后，终止培养。在细胞分批培养过程中，不向培养系统补加营养物质，而只向培养基中通入氧，能够控制的参数只有pH值、温度和通气量。因此细胞所处的生长环境随着营养物质的消耗和产物、副产物的积累时刻都在发生变化，不能使细胞自始至终处于最优的条件下，因而分批培养并不是一种理想的培养方式。分批培养过程特征如图14-2。 图14-2动物细胞分批式培养过程的特征 细胞分批式培养的生长曲线与微生物细胞的生长曲线基本相同。在分批式培养过程中，可分为延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。 分批培养过程中的延滞期是指细胞接种后到细胞分裂繁殖所需的时间，延滞期的长短根据环境条件的不同而不同，并受原代细胞本身的条件影响。一般认为，细胞延滞期是细胞分裂繁殖前的准备时期，一方面，在此时期内细胞不断适应新的环境条件，另一方面又不断积累细胞分裂繁殖所必需的一些活性物质，并使之达到一定的浓度。因此，一般选用生长比较旺盛的处于对数生长期的细胞
作为种子细胞，以缩短延滞期。 细胞经过延滞期后便开始迅速繁殖，进入对数生长期，在此时期细胞随时间呈指数函数形式增长，细胞的比生长速率为一定值，根据定义 式中 t：培养时间（h）； X0：细胞的初始浓度； X：t时刻的细胞浓度； μ：细胞的比生长速率。 细胞通过对数生长期迅速生长繁殖后，由于营养物质的不断消耗、抑制物等的积累、细胞生长空间的减少等原因导致生长环境条件不断变化，细胞经过减速期后逐渐进入平稳期，此时，细胞的生长、代谢速度减慢，细胞数量基本维持不变。 在经过平稳期之后，由于生长环境的恶化，有时也有可能由于细胞遗传特性的改变，细胞逐渐进入衰退期而不断死亡，或由于细胞内某些酶的作用而使细胞发生自溶现象。
分批发酵连续流加发酵和分批补料发酵优缺点 比较 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
图表比较分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵优缺点表一：分批发酵、连续（流加）发酵和分批补料发酵简单比较
呼吸作用与发酵的根本区别在于：电子受体不是将电子直接传递给底物本身的中间产物，而是交给电子传递系统，并逐步释放能量后再交给最终的电子受体。 4、发酵过程杂菌污染的途径有哪些如出现杂菌污染，应如何处理 答：发酵过程杂菌污染的途径有1.种子带菌，2.培养基及设备消毒不够，3.设备破损，4.空气系统，5.操作不当（取样、补料、消泡、控制）等。（2分）
如出现杂菌污染，应对染菌时间、种类、染菌规模进行分析根据具体情况处理，（1分）如： 1.种子带杂菌——灭菌，排掉。（分） 2.发酵前期——严重：实消后补种、料。不严重：运转并观察。（分） 3.发酵中期——分析微生物数量、种类、物料性质，再做处理。（分） 4.发酵后期——同中期，并考虑产率与成本关系，考虑放罐。（分） 5、连续发酵有何优缺点 答：（1）、设备生产能力大、利用率高、没有中间清洗杀菌、没有发酵适应期。（1分） （2）、连续化、自动化、人平生产率高、成本降低。（1分） （3）、发酵稳定、便于管理。（1分） 缺点：营养利用率略低、控制要求高。（2分） 6、摇瓶提高溶氧方法有哪些发酵罐提高溶氧方法有哪些 答：摇瓶提高溶氧可考虑减小装液比，增加摇床转速，不会造成染菌的情况下减少瓶口砂布层数等方法。（3分）发酵罐提高溶氧的方法有选择合理罐型，增加高径比，适当提高通气量，适当提高搅拌速度（搅拌罐）等方法。（3分） 6、泡沫对发酵有何影响常用的消泡方法有何优缺点 答：泡沫对发酵的影响有：（1）泡沫持久存在，妨碍CO2的排除，影响微生物对氧的吸收，破坏正常生理代谢，不利发酵和生物合成。（2）泡沫大量产生，使发酵罐有效容积大大减少，影响设备利用率。（3）泡沫过多，控制不好，会引起大量跑料，造成浪费和环境污染（4）泡沫升到灌顶，可能从轴封渗
发酵技术中的补料的控制 补料分批发酵(fed-batch culture，FBC)： 又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法，是分批发酵和连续发酵之间的一种过渡培养方式，是一种控制发酵的好方法，现已广泛用于发酵工业。 1 FBC的作用 1）可以控制抑制性底物的浓度 高浓度营养物抑制微生物生长： ①基质过浓使渗透压过高，细胞因脱水而死亡； ②高浓度基质能使微生物细胞热致死(themal death)，如乙醇浓度达10％时，就可使酵母细胞热致死； ③有的是因某种或某些基质对代谢关键酶或细胞组分产生抑制作用，如高浓度苯酚(3％～5％)可凝固蛋白； ④高浓度基质还会改变菌体的生化代谢而影响生长等。 有的基质是合成产物必需的前体物质，浓度过高，就会影响菌体代谢或产生毒性，使产物产量降低。如苯乙酸、丙醇(或丙酸)分别是青霉素、红霉素的前体物质，浓度过大，就会产生毒性，使抗生素产量减少。 有的底物溶解度小，达不到应有的浓度而影响转化率。如甾类化合物转化中，因它们的溶解度小，使基质的浓度低，造成转化率不高。 采用FBC方式，可以控制适当的基质浓度，解除抑制作用，得到高浓度的产物。2）解除或减弱分解代谢物的阻遏 有些合成酶受到迅速利用的碳源或氮源的阻遏，如葡萄糖阻抑纤维素酶、赤霉素、青霉素等多种酶或产物的合成。通过补料来限制基质葡萄糖的浓度，就可解除酶或其产物的阻遏，提高产物产量。 缓慢流加葡萄糖，纤维素酶的产量几乎增加200倍；将葡萄糖浓度控制在0.02％水平，赤霉素浓度可达905 mg／L；采用滴加葡萄糖的技术，可明显提高青霉素的发酵单位等。这都是利用发酵技术解决分解代谢物阻遏的实际应用。在植物细胞培养中，也采用该技术来提高产量。 3）可以使发酵过程最佳化 分批发酵动力学的研究，阐明了各个参数之间的相互关系。利用FBC技术，就可以使菌种保持在最大生产力的状态。 随着FBC补料方式的不断改进，为发酵过程的优化和反馈控制奠定了基础。 随着计算机、传感器等的发展和应用，已有可能用离线方式计算或用模拟复杂的数学模型在线方式实现最优化控制。 FBC的优点： ①解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏； ②避免一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响，改善发酵液流变学性 质； ③可提高发芽孢子的比例，控制细胞质量； ④不需要严格的无菌条件，产生菌不易老化变异，比连续发酵适用广泛。 2 补料内容 ①能源和碳源； ②氮源；
微生物的培养方式 1．分批培养（batchculture）将微生物置于一定容积的培养基中，经培养，最后一次收获，谓分批培养。在分批培养中，培养基一次加入，不予补充，不再更换。由于营养消耗，代谢产物积累，对数生长期不能长期维持。 2．连续培养（continuous culture）在培养器中不断补充新鲜营养物质，并不断排出部分培养物（包括菌体和代谢产物），以保持长时间生长状态的一种培养方式。主要有恒浊连续培养和恒化连续培养两类。恒浊连续培养通过不断调节流速，使培养液浊度保持恒定，因而可不断提供具有一定生理状态的细胞，并可得到以最高生长速率进行生长的培养物。恒化连续培养通过控制恒定的流速使营养物浓度基本恒定，从而使微生物保持恒定的生长速率。用不同浓度的限制性营养物进行恒化培养，可得到不同生长速率的培养物。 3．半连续培养（semi-continuous culture）在发酵罐中的一部分发酵液保留下来作为菌种液，放出其余部分进入提练加工工序，在剩余的培养液中加满新的未接种的培养液，继续培养，如此反复，谓之半连续培养。 4．补料分批培养（fed-batch culture）补料分批培养又称半分批培养，是指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养液，但不取出培养物。待培养到适当时期，将其从反应器中放出，从中提取目的生成物（菌体或代谢产物）。若放出大部分培养物后，继续进行补料培养，如此反复进行，则称为重复补料分批培养（repeated fed-batch culture）。与传统分批发酵相比，补料分批发酵的优点在于使发酵系统中的基质浓度维持在低水平，这有以下优点：①可除去快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，以减轻供氧矛盾；②避免有毒代谢物的抑菌作用；③大为减少了无菌操作要求十分严格的接种的次数。与连续发酵相比，补料分批培养不会产生菌种老化和变异等问题。故其应用范围十分广泛。 5．同步培养能使培养的微生物处于较一致的，生长发育在同一阶段上的培养方法叫同步培养法。利用同步培养法控制细胞的生长，使它们处于同一生长阶段，所有细胞都能同时分裂，这种生长方式叫同步生长（图3—4）。用同步培养法得到的培养物叫同步培养物（synchronous culture）。这样，群体和个体行为一致，即可用研究群体的方法来研究个体水平上的问题。由于同步群体的个体差异，同步生长往往最多维持2个～3个世代，然后又逐步变为随机生长。