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发酵工艺知识 ppt课件

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25.1 发酵技术（课件ppt）

25.1 发酵技术（课件ppt）
发酵用到的酵母菌、霉菌、乳酸菌等微生物的繁殖需要有 机物、水分和适宜的温度等外界条件
乳酸菌
酵母菌
霉菌
常见发酵食品的原料和微生物
产品
原料
发酵微生物
米酒
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面酱
面粉
米曲霉
黄酱 面粉、黄豆
米曲霉
豆豉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
二、沼气的生产也是发酵过程
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水 等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条 件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生 沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在 沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55 ％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有 少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。甲烷细菌
产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气 池底部的半固体物质,含有丰富 的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮 、磷、钾和多种微量元素等， 是一种缓速兼备的优质有机肥 和养殖饵料。
三、工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
工业化的发酵产品
抗生素 氨基酸 甜味剂 食用有机酸 酶制剂
总结
一、发酵食品 1. 认识发酵食品
25.1发酵技术
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
曲霉、毛霉
酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
讨论：
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶 制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
2.米饭表面的绒毛是什么？

发酵工艺原理PPT课件

发酵工艺原理PPT课件
5 ． 核 苷 酸 发 酵 工 业 Nucleotides ： 肌 苷 酸 （IMP），鸟苷酸（GMP），黄苷酸（XMP）。
四、 发酵工业的范围
6．药物发酵工业Pharmaceutical ：
抗生素:青霉素，头孢菌素，链霉素，红霉素，四环素， 制霉菌素，丝裂霉素等。
基因工程制药工业：促红细胞生成素（EPO），集落 刺激因子（CSF），表皮生长因子（EGF），人生 长激素，干扰素，白介素，各种疫苗，单克隆抗体 等。
4.按发酵生物类型分——细菌发酵，真菌发酵，基因工程 菌发酵，动植物细胞发酵
SOLID-STATE FERMENTATION PRODUCTION
二．发酵工程的发展史
1．发酵现象的发现与利用
2. 小生命体的发现 3. 发酵本质的阐明 4. 纯粹培养技术的开发 5. 发酵中酶催化反应的发现 6. 大规模液体沉没发酵技术的开发 7. 现代生物技术的应用
离子交换的应用
色层分离技术应用
蒸发和结晶技术的应用
过滤膜技术
发酵的分类
1. 按获取能量的方式分——好氧发酵，厌氧发酵
2. 按产物类型分——初级代谢物发酵，次级代谢物发酵； 食品发酵，有机酸发酵，氨基酸发酵，维生素发酵，抗生 素发酵……
3. 按操作类型分——自然发酵，纯种发酵，混种发酵； 分批发酵，半连续发酵，连续发酵；固态发酵，液态发酵
三、发酵工业的特点
优点
缺点
பைடு நூலகம்
1.产物结构复杂性和特异性： 手性或光学活性
1.副产物多，分离精制困难 2.反应速度慢
2. 过程安全性：水相、常温、常压、 3.原料转化率低
中性、不燃不爆
4.反应浓度低
3.主要原料可再生性：阳光和土地 5.生产稳定性差

发酵工艺基本原理课件

发酵工艺基本原理课件

发酵过程的控制
温度控制
温度是影响微生物生长和代谢的重要 因素，通过调节温度可以控制发酵过 程。
pH控制
pH对微生物的生长和产物合成有重 要影响，通过添加酸或碱来调节pH 。
溶氧控制
某些微生物在发酵过程中需要充足的 溶氧，通过控制通气速率和搅拌速率 来满足。
泡沫控制
通过添加消泡剂或调节搅拌速率来控 制发酵过程中的泡沫。
03
02
医药工业
用于生产抗生素、维生素等药品。
环境治理
用于处理废水、废气等污染物，实 现环保和资源化利用。
04
02
发酵微生物
发酵微生物的种类
01
02
03
细菌
如乳酸菌、醋酸菌等，是 发酵工业中应用最早、最 广泛的微生物。
霉菌
如曲霉、根霉等，能够产 生丰富赤酵母等 ，主要用于酒精发酵和面 包制作。
发酵产物的提取和精制
提取
根据发酵产物的性质和溶解度，采用 不同的提取方法，如溶剂萃取、沉淀 法、吸附法等。
精制
通过物理或化学的方法，去除杂质， 提高发酵产物的纯度和质量。常见的 精制方法有结晶、离子交换、色谱分 离等。
发酵产物的应用
食品工业
如酒精饮料、面包、酸奶 等食品的制造。
农业
如植物生长调节剂、生物 农药等的生产。
厌氧发酵罐
专为厌氧发酵设计，具有严格密封和搅拌装 置，以维持厌氧环境。
发酵设备的选择
根据发酵工艺要求
不同的发酵工艺需要不同类型的设备，选择 时应考虑工艺的特殊要求。
设备材质与耐腐蚀性
选择耐腐蚀、耐高温、耐压的材质，以确保 设备的长期稳定运行。
设备容量与生产规模相适应
确保设备容量与生产规模相匹配，避免浪费 或不足。

发酵工程 ppt课件

发酵工程 ppt课件

4.1 主要发酵类型
微生物菌体发酵
以获得具有某种用途的菌体为目的。 例如：①酵母的生产。
②生物防治。 鳞翅目、双翅目害虫 苏云金杆菌、蜡样芽胞杆菌、 侧孢芽孢杆菌 松毛虫——白僵菌、绿僵菌
问题草莓
据中国之声《新闻纵横》报道，日前一则关于草莓的报道让不 少消费者感到担心 —— 报道说，记者随机在北京新发地农产品 批发市场、美廉美超市、昌平采摘园以及路边的草莓摊购买了 8 份草莓样品，送到北京农学院检测，结果都检出了乙草胺成分， 它被列为 b － 2 类致癌物。但对于这个结果，很多业内人士都觉 得不可思议，理论上，乙草胺不应该出现在草莓里。
利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来 制备微生物菌体或其代谢产物的过程。
路易斯· 巴斯德（Louis Pasteur)
近代微生物奠基人 巴氏消毒法
每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。 每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展。
传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒
力，病菌可以被改造成防病的疫苗。
连续发酵的优缺点

优点

能维持基质浓度 可以提高设备利用率和单位时间的产量 便于自动控制 菌种发生变异的可能性较大 要求严格的无菌条件

缺点


4.3.1.3 补料分批发酵

又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发 酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批 发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物 料的培养技术。
进作用，也有可能有抑制作用。
4.3.2.4 CO2 对发酵的影响
CO2对菌体具有抑制作用，当排气中CO2的浓度 高于4%时，微生物的糖代谢和呼吸速率下降。 例如，发酵液中CO2的浓度达到1.6×10-1mol，就 会严重抑制酵母的生长；当进气口CO2的含量占混 合气体的80%时，酵母活力与对照相比降低20%。

《发酵技术》PPT课件

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3.营养丰富
缺 1.工艺不稳定 点 2.有副产品产生
沼气生产也是发酵过程
在无氧条件下，利用微生物将有机物制成沼气的过程， 叫做沼气发酵。
发
现
酵
象
瓶
收集瓶
瓶
工业化的发酵产品
康安田十梅
抗生素
青霉菌分泌青霉素， 可抑制细菌生长，是 一种有效的抗生素， 抗生素挽救了无数人 的生命。
氨基酸
微生物发酵法生产氨 基酸。
发酵技术
生 物 技 术
现代生物技术
微生物的特性
代谢类型多 代谢速度快 繁殖速度快 个体微小
酸奶制作步骤
米酒的制作步骤
洗
米洗净 冷却
净
浸泡12h，
与酒药充
用 具
弄碎， 蒸煮30
分混合 摊开
分钟
3伤！
发酵食品的优缺点
优 1.容易吸收 点 2.更易储存
甜味剂
阿斯巴甜为糖尿病病 人带来了福音，它由 两种氨基酸组成。
食用有机酸
微生物发酵生产有机 酸。
酶制剂
酶制剂的主要来源是 微生物发酵。
发酵技术是利用微生物特性，通过一定的操作过程生产出各种相应的产品。
代谢类型多 代谢速度多 繁殖速度快 个体微小
消毒 微生物接种 发酵
食品饮料 能源 工业制剂
赢在考场 新课程实践与探究丛书61-62页

发酵工程 ppt课件

发酵工程 ppt课件

100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。

发酵工程 ppt课件

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同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培 养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的 发酵产品。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。

第六章 发酵工程 PPT课件

第六章 发酵工程 PPT课件

生物下游一般过程
§6-5 生化反应器
生化反应器类型 通用式发酵罐 气升式发酵罐 其他生物反应器形式
生化反应器类型
• 酶反应器：单相式、多相式 • 发酵反应器器：液态、固态
通用式发酵罐
通气 搅拌：传质
传热
气升式发酵罐
气升式发酵罐的优点 是能耗低，液体中的 煎切作用小，结构简 单。在同样的能耗下， 其氧传递能力比机械 搅拌式通气发酵罐要 高得多。
发酵的基本过程
发酵过程形式
• 批式发酵
• 补料发酵→带放（半连续发酵）
• 连续发酵→多级连续发酵
• 发酵-分离耦合 • ……
连续发酵
连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新 鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而 使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。
优点 ① 可提高设备利用率和产量； ② 发酵中各参数趋于恒值，便于自动控制； ③ 易于分期控制。可以在不同的罐中控制不同的条件。
• 初级、次级代谢产物 • 生物大分子（酶、多糖） • 菌体 • 利用微生物发酵进行转化反应
§6-2 工业微生物
常见种类 菌种选育与保藏
常见工业微生物种类
• 细菌 • 放线菌 • 酵母菌 • 霉菌
细菌的形态（单细胞）
• 球菌 • 杆菌 • 螺旋菌
•
细 菌 细 胞 结 构 模 式 图
放线菌
•
固态发酵罐
课外书籍资料
• 微生物与发酵基础教程，宋超先，天津大学出版社， 2007
• 发酵工艺，孙俊良，中国农业出版社，2008 • 生物反应工程原理，贾士儒，科学出版社，2008 • 微生物工程工艺原理，姚汝华，华南理工大学出版社
1996 • 生化工程，伦世仪，中国轻工业出版社，1993 • 生化反应工程，山根恒夫，西北大学出版社，1992 • 发酵工艺学原理，（英）P·F·斯坦伯里，中国医药科技

《发酵工艺原理》课件

《发酵工艺原理》课件
详细描述
发酵是通过微生物或酶的代谢活动，将有机物质转化为更简单的化合物或能量的生物化学过程。在发酵过程中， 微生物或酶可以将底物转化为有用的产品，如酒精、乳酸、醋酸等。根据产物的不同，发酵可以分为多种类型， 如酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。
发酵技术的发展历程
总结词
发酵技术的发展经历了漫长的历程，从古代酿酒到现代工业发酵，技术的不断改进和创 新推动了发酵工业的快速发展。
04 发酵工艺流程与设的基本流程，包括原料准备、菌种制备、发酵过
程、产物提取等阶段。
发酵工艺分类
02
根据发酵原料、菌种和产物不同，对发酵工艺进行分类，如酒
精发酵、乳酸发酵等。
发酵工艺应用
03
介绍发酵工艺在食品、医药、化工等领域的应用，以及其发展
前景。
详细描述
发酵技术的发展历程可以追溯到古代酿酒技术，人们通过控制微生物的生长和代谢，将 粮食转化为酒精。随着科技的不断进步，现代工业发酵技术得到了迅速发展，人们开始 利用微生物或酶进行大规模的工业化生产，如氨基酸、抗生素、酶制剂等。技术的不断
改进和创新使得发酵工业的生产效率和质量得到了显著提高。
发酵工业的应用领域
要点一
总结词
发酵工业的应用领域非常广泛，涉及到食品、医药、农业 、环保等多个领域。
要点二
详细描述
发酵工业的应用领域非常广泛，其中最常见的是食品工业 中的应用，如面包、啤酒、酸奶等产品的生产。此外，发 酵技术还在医药领域中发挥着重要作用，如抗生素、疫苗 、生长因子等的生产。在农业领域中，发酵技术可以用于 生产植物生长调节剂、杀虫剂等。此外，在环保领域中， 发酵技术可以用于废水的处理和有机废物的资源化利用。
提取方法
发酵产物可以通过不同的提取方法进 行分离，如沉淀法、离心法、萃取法 等。这些方法的选择取决于产物的性 质和所需的纯度。
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• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一 发酵过程监测和控制参数（物 理、化学、生物）
1. 物理参数 2. 化学参数 3. 生物参数
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1. 物理参数
1.温度（℃） 2.压力(Pa) 3.搅拌转速(r/min) 4.搅拌功率（KW） 5.空气流量（V/（V·min）） 6.粘度（Pa·s） 7.浊度（%） 8.料液流量（L/min）
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（二）、pH值对发酵过程的影响及控 制
1．影响pH值变化的因素
-----引起发酵液pH值下降的因素有： ①培养基中碳、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 加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累； ②消沫油加得过多； ③生理酸性物质过多，氨被利用。
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-----引起发酵液pH值上升的因素有： ①培养基中碳、氮肥比例不当，氮源过
多，氨基酸释放； ②生理碱性物质过多； ③中间补料时氨水或尿素等碱性物质的
加入量过多。
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2．pH值对菌体生长和产物形成 的影响
培养液的pH值是微生物庞杂的代谢过程 的综合反映。反之，环境的pH值也能影 响微生物的代谢和形态
pH值能影响酶促反应和代谢途径的变化 微生物发育阶段，最适pH值并不一致，
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4.调节pH的方式
按调节pH的物质可以分为： 酸性调节和碱性调节。 按调节pH的时机不同可以分为： 培养基调节和培养时调节。
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5.发酵液pH值高如何调节？
由于某些事故造成发酵液pH高而使抗生 素合成停滞，可用小体积的生理酸性营 养物质加入发酵液以调节pH。比如玉米 浆、硫酸铵、磷酸二氢钾等生理酸性物 质可以调节，一般不适合用强酸，比如 盐酸、硫酸等直接调节pH，强酸调整pH 可能严重损伤菌丝体和培养基营养成分。
但大多数不超越4—9的范围。
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3．最适pH值的选择及其控制
发酵过程的pH值控制主要是合理组合培养基， 使培养液的PH值变化随着发酵正常进行，始 终保持在最佳范围之中
常用的方法有： (1)调整培养基中生理碱性和生理酸性盐类的比
例； (2)选择不同代谢速度的碳氮源的种类和比例； (3)在培养基中添加缓冲剂。
制 三、发酵过程中泡沫的消长规律和控制方法 四、发酵终点的判断
pp如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
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2. 化学参数
1.pH（酸碱度） 2.基质浓度（g或mg%） 3.溶解氧浓度（ppm或饱和度，%） 4.氧化还原位(mV) 5.产物的浓度(μg(u)/ml) 6.废气中的氧浓度（Pa） 7.废气中的CO2浓度（%）
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3. 生物参数
菌丝形态:通过观察发酵过程中不同时期 的菌丝形态来判断发酵的生产潜力和发 酵终点。
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5.实例分析
霉酚酸和辅酶Q10 霉酚酸种子罐控制温度28℃，发酵罐控制温度
28℃。 辅酶Q10种子罐控制温度32℃，发酵罐控制温
度34℃。 一级种子罐一般情况下使用热水控制（原因：
蒸发热＞生物热＋搅拌热，反之，当蒸发热＜ 生物热＋搅拌热，应该使用冷冻水控制） 二级种子罐和发酵罐一般使用冷冻水控制（原 因：产生的生物热较大）
菌浓和菌龄
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二、发酵过程中几个重要参数的 影响及其控制
（一）温度对发酵过程的影响及其控制
1．影响发酵温度的因索
(1)生物热(Q生物):微生物分解蛋白质、糖、脂 肪等生物氧化过程产生大量的能量，一部分转 变为热能散发出来，称为生物能。不同微生物 产热程度不同，比如辅酶Q10产生的生物热比 霉酚酸的要多。
第七章 发酵过程的工艺控制
一个成功的工业微生物发酵受到两方面因 素的制约：
1）生产菌种的遗传特性； 2）赋以菌种最佳表达的环境条件； 发酵过程控制的实现来源于对生产菌在合 成目的产物过程中的代谢调控机制以及可 能代谢途径的了解和化学工程、计算机应 用的发展。
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绪论
一、发酵过程监测和控制参数 二、发酵过程中几个重要参数的影响及其控
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按使用水系统分为冷冻水、热水和高温 水（自来水）
冷冻水：适用放热相对较大的种子罐和 发酵罐。
热水：适用于放热相对较小的种子罐。
高温水：适用于刚灭菌结束需要降温的 种子罐和发酵罐。
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4．最适温度的选择
所谓最适温度是指在该温度下最适宜于 菌体生长或产物的合成。对不同的菌种 和不同的培养条件以及不同的酶反应和 不同的生长阶段，最适温度应有所不同
(2)搅拌热(Q搅拌):机械装置的摩擦、机械装置 和发酵液之间摩擦产生一定量的机械热的释放。
(3)蒸发热(Q蒸发)
(4)辐射热(Q辐射)
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2．温度对微生物生长和产物形成 的影响
1.从酶动力学角度来看，酶促反应导致温度升 高，反应速率加大，生长代谢加快，生产期提 前。但因酶本身很容易因热而失去活性，温度 越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于哀老， 发酵周期缩短，影响产物的最终产量。
调节培养基pH到6.5。 2.二级种子罐和发酵罐 酸性调节，培养基调节：灭菌前用盐酸
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6.控制pH值的应急措施
(1)改变搅拌转速或通气量，以改变溶解 氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢 速度；
(2)改变温度，以控制微生物代谢速度； (3)改变罐压及通气量，改变溶解CO2浓
度；
(4)改变加油或加糖量等，调节有机酸的 积累量．
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7.实例分析
霉酚酸 1.一级种子罐 碱性调节，培养基调节：灭菌前用液碱
2.温度会影响基质和氧在发酵液中的溶氧相和 传递速率、菌体对某些基质的分解吸收速度等 改变发酵液的物理性质，间接影响菌体的生物 合成
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3.发酵温度的控制
按控制方法分为自控和手控。
自控的优点：操作方便，温度控制平稳， 可以提高抗生素的产量。
手控的优点：设备故障、温度波动大等 特殊情况下控制效果比较突出。