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;