发酵过程中的代谢变化参数监测的意义及方式-2013-2
发酵过程中的代谢变化参数监测的意义及方式-2013-2
发酵的各种工艺参数分为物理参数、化学参数和生物学参数。
物理参数：包括温度、压力、流量、转速、补料和泡沫等，可直接在线测量和控制。
发酵过程中的物理参数的测量方法和意义：
发酵液的温度：℃或k：测量方法：温度计；意义及作用：保证生产、繁殖和产物合成；
发酵罐压力：pa/kg.cm-2；测量方式：压力表；意义及作用：维持正压及增加溶解氧；
空气流量：m³.min-1或l.min-1；测量方式：流量计；意义及作用：供养及排除废气等；
搅拌转速：r/min-1；测量方式：转速表或其它测量装置；意义及作用：物理和气体混合；
发酵液黏度：pa.s；测量方式：粘度计；意义及作用：反映菌体生长情况；
发酵罐装量：m3或l；测量方式：液位计；意义及作用：反映发酵生产批量；
发酵液密度g/l-1或kg.m-3；测量方式：密度计；意义及作用：反映发酵液性质；
补加糖速率：kg.h-1；测量方式：流量计；意义及作用：反映糖消耗情况；
补加其它料速率：kg.h-1；测量方式：流量计；意义及作用：反映其它料消耗情况；
加消泡剂量：kg；测量方式：流量计；意义及作用：反映发酵液性质和代谢情况；
温度：是指发酵整个过程或不同阶段中所维持的温度。其高低与发酵中酶反应速率、氧在培养液中的溶解度和传递速率、菌体生长速率和产物合成速率等有密切关系。不同产品，发酵不同阶段所维持的温度不同。
压力：是发酵过程中发酵罐维持的压力。罐内正压可防止外界空气中杂菌的进入，同时与氧和二氧化碳在培养液中的溶解度有关。
搅拌转速：与培养基中氧的传递、发酵液的均一性等有关。
搅拌功率：是指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方米发酵液所消耗的功率（kw.m-3）。大小与氧容量传递系数kla有关。
空气流量：是指每分钟内每单位体积发酵液通入空气的体积，也叫通风比。一般控制在0.5l.l-1.min-1---1.0l.l-1.min-1；
粘度：是细胞生长及形态的一项指标，其大小可改变氧的传递阻力，也可表示菌体的相对浓度。
化学参数：包括ph,溶解氧、氧化还原电势、二氧化碳溶解量、排气组分（二氧化碳、氧气）和溶液成分（总糖、总氨、各种无机离子等），有些可直接在线监测，如ph、溶解氧和排气组分，有些不能或难以在线监测。
发酵过程中化学参数的测量方法和意义：
酸碱度俗称ph用ph传感器测量，主要反映菌体的代谢情况；
溶解氧单位mgl-1,溶氧传感器，反映氧的供给和消耗情况；
排气氧浓度pa，氧传感器，主要反映氧的消耗情况；
氧化还原电势mv，电势传感器，反映菌体的代谢情况；
排气二氧化碳%，采用红外吸收方式，主要反映菌体的呼吸情况；
氨基酸浓度mg/ml，采用取样测量，了解氨基酸的变化；
总糖和还原糖，采用取样测定，了解糖的变化和消耗情况；
前体和中间体mg/ml，取样测定，了解产物的合成情况；
无机盐浓度fe3+,nh4/mol或%，取样测量，了解无机离子对发酵的影响；
（3）生物参数
发酵过程中的主要生物学参数包括生物量、细胞数、细胞形态和大小、、酶活性、辅酶、atp、adp、amp、蛋白质、核酸、细胞活力等，它们一般不能在线检测。
①菌丝形态：菌丝形态的改变是生化代谢变化的反映。一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程代谢变化和决定发酵周期的依据之一。
②菌体浓度：其大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响，与补料量、供气量、培养液的表观粘度和溶解氧浓度有关。
③脱氧核糖核酸(dna)：以dna为参数可以区分发酵的各个阶段。
根据发酵液的菌体量和单位时间的菌体浓度、溶氧浓度、糖浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值，即可分别算出菌体的比生长速率、氧化消耗速率、糖化消耗速率、氮化消耗速率的产物比生成速率。
这些参数也是控制生长菌的代谢，决定补料和供氧工艺条件的主要依据，多用于发酵动力学的研究中。
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发酵的各种工艺参数分为物理参数、化学参数和生物学参数。
物理参数：包括温度、压力、流量、转速、补料和泡沫等，可直接在线测量和控制。
发酵过程中的物理参数的测量方法和意义：
发酵液的温度：℃或k：测量方法：温度计；意义及作用：保证生产、繁殖和产物合成；
发酵罐压力：pa/kg.cm-2；测量方式：压力表；意义及作用：维持正压及增加溶解氧；
空气流量：m³.min-1或l.min-1；测量方式：流量计；意义及作用：供养及排除废气等；
搅拌转速：r/min-1；测量方式：转速表或其它测量装置；意义及作用：物理和气体混合；
发酵液黏度：pa.s；测量方式：粘度计；意义及作用：反映菌体生长情况；
发酵罐装量：m3或l；测量方式：液位计；意义及作用：反映发酵生产批量；
发酵液密度g/l-1或kg.m-3；测量方式：密度计；意义及作用：反映发酵液性质；
补加糖速率：kg.h-1；测量方式：流量计；意义及作用：反映糖消耗情况；
补加其它料速率：kg.h-1；测量方式：流量计；意义及作用：反映其它料消耗情况；
加消泡剂量：kg；测量方式：流量计；意义及作用：反映发酵液性质和代谢情况；
温度：是指发酵整个过程或不同阶段中所维持的温度。其高低与发酵中酶反应速率、氧在培养液中的溶解度和传递速率、菌体生长速率和产物合成速率等有密切关系。不同产品，发酵不同阶段所维持的温度不同。
压力：是发酵过程中发酵罐维持的压力。罐内正压可防止外界空气中杂菌的进入，同时与氧和二氧化碳在培养液中的溶解度有关。
搅拌转速：与培养基中氧的传递、发酵液的均一性等有关。
搅拌功率：是指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方米发酵液所消耗的功率（kw.m-3）。大小与氧容量传递系数kla有关。
空气流量：是指每分钟内每单位体积发酵液通入空气的体积，也叫通风比。一般控制在0.5l.l-1.min-1---1.0l.l-1.min-1；
粘度：是细胞生长及形态的一项指标，其大小可改变氧的传递阻力，也可表示菌体的相对浓度。
化学参数：包括ph,溶解氧、氧化还原电势、二氧化碳溶解量、排气组分（二氧化碳、氧气）和溶液成分（总糖、总氨、各种无机离子等），有些可直接在线监测，如ph、溶解氧和排气组分，有些不能或难以在线监测。
发酵过程中化学参数的测量方法和意义：
酸碱度俗称ph用ph传感器测量，主要反映菌体的代谢情况；
溶解氧单位mgl-1,溶氧传感器，反映氧的供给和消耗情况；
排气氧浓度pa，氧传感器，主要反映氧的消耗情况；
氧化还原电势mv，电势传感器，反映菌体的代谢情况；
排气二氧化碳%，采用红外吸收方式，主要反映菌体的呼吸情况；
氨基酸浓度mg/ml，采用取样测量，了解氨基酸的变化；
总糖和还原糖，采用取样测定，了解糖的变化和消耗情况；
前体和中间体mg/ml，取样测定，了解产物的合成情况；
无机盐浓度fe3+,nh4/mol或%，取样测量，了解无机离子对发酵的影响；
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发酵过程中的主要生物学参数包括生物量、细胞数、细胞形态和大小、、酶活性、辅酶、atp、adp、amp、蛋白质、核酸、细胞活力等，它们一般不能在线检测。
①菌丝形态：菌丝形态的改变是生化代谢变化的反映。一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程代谢变化和决定发酵周期的依据之一。
②菌体浓度：其大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响，与补料量、供气量、培养液的表观粘度和溶解氧浓度有关。
③脱氧核糖核酸(dna)：以dna为参数可以区分发酵的各个阶段。
根据发酵液的菌体量和单位时间的菌体浓度、溶氧浓度、糖浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值，即可分别算出菌体的比生长速率、氧化消耗速率、糖化消耗速率、氮化消耗速率的产物比生成速率。
这些参数也是控制生长菌的代谢，决定补料和供氧工艺条件的主要依据，多用于发酵动力学的研究中。
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