pH对发酵过程的影响与控制

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1、PH对发酵的影响及其控制发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。尽管多数微生物能在3～4个pH单位的pH范围内生长，但是在发酵工艺中，为了达到高生长速率和最佳产物形成，必须使pH在很窄的范围内保持恒定。发酵过程中pH是不断变化的，通过观察pH变化规律可以了解发酵的正常与否。一、发酵过程中pH变化的原因是什么？二、pH对发酵的影响表现在哪些方面？三、我们

2、该如何设计实验确定发酵的最佳pH？四、发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？一、发酵过程pH变化的原因发酵过程中，pH的变化是微生物在发酵过程中代谢活动的综合反映，其变化的根源取决于培养基的成分和微生物的代谢特性。有研究表明，培养开始时发酵液pH的影响是不大的，因为微生物在代谢过程中，迅速改变培养基pH的能力十分惊人。例如，以花生饼粉为培养基进行土霉素发酵，最初将pH分别调到5.0、6.0和7.0，发酵24h后，这三种培养基的pH已经不相上下，都在6.5～7.0之间。但是当外界条件发生较大变化时，引起这种波动的原因除了取

3、决于微生物自身的代谢外，还与培养基的成分有极大的关系。一般来说，有机氮源和某些无机氮源的代谢起到提高pH的作用，例如氨基酸的氧化和硝酸钠的还原，玉米浆中的乳酸被氧化等，这类物质被微生物利用后，可使pH上升，这些物质被称为生理碱性物质，如有机氮源、硝酸盐、有机酸等。菌体就失去了调节能力，发酵液的pH将会不断波动。此外通气条件的变化，菌体自溶或杂均污染都可能引起发酵液pH的改变，所以确定最适pH以及采最适有效的控制措施，是使菌种发挥最大生产能力的保证。而碳源的代谢则往往起到降低pH的作用，例如，糖类氧化不完全时产生的有机酸

4、，脂肪不完全氧化产生的脂肪酸、铵盐氧化后产生的硫酸等。这类物质称为生理酸性物质。PH变化的原因1、基质代谢（1）糖代谢特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。（2）氮代谢当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降。2、产物形成某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。

5、3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。二、pH对发酵的影响林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上升。若不及时补糖、(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。实例pH对

6、林可霉素发酵的影响pH7.0t不调pH调pH效价pHpH对发酵的影响（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用（4）pH影响代谢方向pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵，在中

7、性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。3、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响生长合成pH对菌体生长影响比产物合成影响小青霉素：菌体生长最适pH3.5~6.0,产物合成最适pH7.2~7.4四环素：菌体生长最适pH6.0~6.8，产物合成最适pH5.8~6.0XpH三、最佳pH的确定一般最适pH是根据实验结果来确定的，通常将发酵培养基调节成不同的起始pH值，在发酵过程中定时测定、并不断调节pH，以维持其起始pH值，或者利用缓冲剂来维持发酵液的pH。同时观察菌体的生长情况，菌体生

8、长达到最大值的pH即为菌体生长的最适pH。产物形成的最适pH也可以如此测得。在测定了发酵过程中不同阶段的最适pH要求后，便可采用各种方法来控制。配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况pH对产海藻酸裂解酶的影响pH对海藻酸水解酶产生的影响pH——菌浓pH——酶活四、pH的控制在工业生产中，调节pH的方法并不是仅仅采用酸碱中和，因