通氣和攪拌與培養(yǎng)物對營養(yǎng)物及氧的使用-生物顯微鏡

在生物反應(yīng)器內(nèi)，通氣和攪拌控制著混合(質(zhì)量傳遞和熱量傳遞)，
它們有著密切的聯(lián)系，在普通的攪拌罐中很難將二者的作用區(qū)分開
。通氣和攪拌決定著培養(yǎng)物對營養(yǎng)物質(zhì)及氧的利用，控制著代謝物
包括生物高分子、副產(chǎn)物和二氧化碳等從細胞中釋放的速率。在多
糖的合成過程中，發(fā)酵培養(yǎng)液變得很黏稠，表現(xiàn)出非牛頓特性(假
塑性)。對于絲狀菌，除了生物高分子的濃度升高外，生物量對發(fā)
酵液的流變性也有重要的影響。這些現(xiàn)象限制了生物反應(yīng)器內(nèi)的混
合，從而反過來也可改變培養(yǎng)物的形態(tài)。較高的攪拌和通氣可能會
使真菌菌絲斷裂，從而降低發(fā)酵液的黏度。另一方面，低的攪拌率
可以導(dǎo)致菌絲結(jié)球，使得熱／質(zhì)傳人和傳出結(jié)球細胞都受到限制，
有些代謝物在結(jié)球細胞內(nèi)可能會達到毒害程度。
  劇烈地攪拌和通氣通常對多糖的合成有利，，提高攪拌速率不
但可以提高出芽短梗曲霉的葡聚糖合成產(chǎn)量，還可以提高高分子的
質(zhì)量(高分子量)，同時可以影響培養(yǎng)物的形態(tài)，產(chǎn)生更多的酵母型
而非絲狀細胞，而前者似乎可以產(chǎn)生更多的葡聚糖。高的攪拌速率
可能導(dǎo)致葡聚糖的機械降解和細胞的損傷；但如果反應(yīng)器內(nèi)的剪切
力不夠大，只有低分子量的硬葡聚糖從細胞內(nèi)釋放，較高分子量的
生物高分子仍附著在細胞的表面。證實在高攪拌速率下獲得的硬葡
聚糖的分子量較中等速率的要低，中等的攪拌速率和高的通氣可獲
得最大分子量的硬葡聚糖。這說明，高的攪拌速率對混合雖然很重
要，但它對培養(yǎng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量也有影響；而用較溫和的通氣方法
，能夠起到很好的混合作用，且不會破壞培養(yǎng)物和多糖分子的大小
。

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