子情境：谷氨酸發酵過程控制-發酵罐補料操作

在谷氨酸補料發酵中都需要補什么物質？谷氨酸發酵過程中常見的補料方式有哪些？谷氨酸發酵過程中為什么需要補料？補料分批發酵(fed-batchculture，FBC)：又稱半連續培養或半連續發酵，是指在分批發酵過程中，間歇或連續地補加一種或多種成分的新鮮培養基的培養方法，是分批發酵和連續發酵之間的一種過渡培養方式，是一種控制發酵的好方法，現已廣泛用于發酵工業。

1、分批補料的作用

1）可以控制抑制性底物的濃度高濃度營養物抑制微生物生長：①基質過濃使滲透壓過高，細胞因脫水而死亡；②高濃度基質能使微生物細胞熱致死(themaldeath)，如乙醇濃度達10％時，就可使酵母細胞熱致死；③有的是因某種或某些基質對代謝關鍵酶或細胞組分產生抑制作用，如高濃度苯酚(3％～5％)可凝固蛋白；④高濃度基質還會改變菌體的生化代謝而影響生長等。2）解除或減弱分解代謝物的阻遏有些合成酶受到迅速利用的碳源或氮源的阻遏，如葡萄糖阻抑纖維素酶、赤霉素、青霉素等多種酶或產物的合成。通過補料來限制基質葡萄糖的濃度，就可解除酶或其產物的阻遏，提高產物產量。緩慢流加葡萄糖，纖維素酶的產量幾乎增加200倍；將葡萄糖濃度控制在0.02％水平，赤霉素濃度可達905mg／L；采用滴加葡萄糖的技術，可明顯提高青霉素的發酵單位等。這都是利用發酵技術解決分解代謝物阻遏的實際應用。在植物細胞培養中，也采用該技術來提高產量。3）可以使發酵過程最佳化分批發酵動力學的研究，闡明了各個參數之間的相互關系。利用FBC技術，就可以使菌種保持在最大生產力的狀態。隨著FBC補料方式的不斷改進，為發酵過程的優化和反饋控制奠定了基礎。隨著計算機、傳感器等的發展和應用，已有可能用離線方式計算或用模擬復雜的數學模型在線方式實現最優化控制。2、補料內容能源和碳源氮源微量元素誘導物3、補糖的控制補糖時機過早，刺激生長，加速糖利用；過遲，所需能量跟不上。如谷氨酸發酵在對數生長期的末期補料。判斷：培養基條件，菌種，發酵狀況（殘糖，pH，菌形態等），在需要時加入；補糖方式連續流加：每次流加又可分為快速流加、恒速流加、指數速率流加和變速流加。少量多次間歇補入大量少次補入

可與其他組分一起進行多組分補料。以不引起發酵液成分劇烈波動為前提；

補糖量——加入與消耗平衡，維持穩定的糖濃度；谷氨酸追加糖液發酵：在原工藝基礎上，加大接種量到10%，增加生物素用量達5μg/L，減少初糖濃度（12%——7-8%）盡快獲得大量的生產型菌體，當菌體處在生長對數期后進入產酸期，糖濃度在2%左右時，連續流加糖液，維持2%左右的糖濃度。優點：低濃度發酵，以利于生長和發酵；總糖濃度達20%，產酸高。4、補償氮源及無機鹽流加尿素，一方面調節pH，另一方面補氮。谷氨酸發酵時，初次加入尿素量和補加量取決于菌種的脲酶活力強弱和耐尿能力。脲酶活力低，耐尿素強，初次加入用量多2%，流加次數少脲酶活力強，耐尿素低，初次加入用量少0.6%，流加以少量多次好6、補料的控制流加操作控制系統分為有反饋控制和無反饋控制兩類。反饋控制系統是由傳感器、控制器和驅動器三個單元所組成。根據控制依據的指標不同，又分為直接方法和間接方法。間接方法：以溶氧、pH值、呼吸商、排氣中CO2分壓及代謝產物濃度等作為控制參數。對間接方法來說，選擇與過程直接相關的可檢參數作為控制指標，是研究的關鍵。通氣發酵利用排氣中CO2含量作為FBC反饋控制參數是較為常用的間接方法。直接法：隨著一系列技術障礙的克服，該法將會得到迅速普及。反饋控制的FBC，常常是依據個別指標來進行，在許多情況下，并不能奏效，尚需進行多因子分析。FBC還可采用“放料和補料”(withdrawandfill)方法：發酵一定時間，產生了代謝產物后，定時放出一部分發酵液(可供提煉)，同時補充一部分新鮮營養液，并重復進行。維持一定菌體生長速率，延長發酵產物生產期，有利于提高產物產量，降低成本。注意染菌。如控制青霉素生產所用的葡萄糖流加的質量平衡法，就是利用CO2的反