《H对发酵的影响及》PPT课件

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1、第五章发酵工艺过程控制第三节pH对发酵的影响及其控制一、pH值对发酵的影响二，发酵过程中pH的变化三、发酵pH值的确定和控制发酵过程的pH值pH值是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的进行，所以是十分重要的参数。发酵过程中pH值是不断变化的，通过观察pH值变化规律可以了解发酵的正常与否一、pH值对发酵的影响pH值影响菌体的生长和产物的合成①pH值影响酶的活性：②pH值影响微生物细胞膜所带电荷的状态：③pH值影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解：④pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变如：pH对海藻糖水解酶产生的影响

2、pH——菌浓pH——酶活又如：：培养基初始pH值对漆酶分泌的影响pH在4～7范围内产酶高漆酶(Laccases)在漆树的永延液汁中可被此酶氧化变成黑色色素的物质是漆酚、氢化漆酚等。借助氧将对苯二酚（氢醌）氧化成对苯醌的酚氧化酶的一种，亦称为对苯二酚氧化酶。是一种结合多个铜离子的蛋白质，蓝色，分子量约12万，含4原子铜。属于铜蓝氧化酶，存在菇、菌及植物中。漆酶可存活于空气中，发生反应后唯一的产物就是水，因此本质上是一种环保型酵素。由于这几年环保意识逐渐被人所重视，因此近年来漆酶也成为众多学者的研究对象。pH影响菌体的生长对微生物发酵来说有各自的最适生长

3、pH值和最适生产pH值。多数微生物生长都有最适pH值范围及其变化的上下限：上限都在8.5左右，超过此上限，微生物将无法忍受而自溶；下限以酵母为最低(2.5)。①pH值影响酶的活性当pH值抑制菌体某些酶的活性时会阻碍菌体的新陈代谢。菌体生长和产物合成都是酶反应的结果，仅仅是酶的种类不同而已，因此代谢产物的合成也有自己最适的pH值范围。一般认为，细胞内的H＋或OH－能影响酶蛋白的解离度和电荷情况，改变酶的结构和功能，引起酶活性的改变。培养基与胞内pH培养基的H＋或OH－并不是直接作用在胞内酶蛋白上，而是首先作用在胞外的弱酸(或弱碱)上，使之成为易于透过细

4、胞膜的分子状态的弱酸(或弱碱)，它们进入细胞后，再行解离，产生H＋或OH－，改变胞内原先存在的中性状态，进而影响酶的结构和活性。所以培养基中H＋或OH－是通过间接作用来产生影响的。②pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态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。Collnig等人发现产黄曲霉的细胞壁的厚度就随pH值的增加而减小：其菌丝直径在pH6.0时为2～3μm；pH7.4时为2～18μm，并呈膨胀酵母状；pH值下降后菌丝形态又会恢复正常。菌体形态变化反映代谢不同pH值对菌体的形态影响很大：当pH值高于7．

5、5时：菌体易于老化，呈现球状；当pH值低于6．5时：菌体同样受抑制，易于老化。而在7．2左右时：菌体是处于产酸期，呈现长的椭圆形；在6．9左右时：菌体处于生长期，呈“八”字形状并占有绝对的优势。③pH影响培养基某些组分和中间代谢产物的离解：从而影响微生物对这些物质的利用。④pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变例：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。又如：谷氨酸发酵，在中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-乙酰谷氨酰胺由于PH值的高低对菌体生长和产物合成产生明显的影

6、响，所以在工业发酵中，维持最适PH值已成为生产成败的关键因素之一。（一）、发酵过程pH变化的原因培养基中营养物质的代谢，是引起pH值变化的主要原因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。二，发酵过程中pH的变化生理碱性物质、生理酸性物质无机氮源特点：微生物对它们的吸收快，所以也称之谓迅速利用的氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化。生理

7、酸性物质：经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸胺。生理碱性物质：若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。生理碱性物质、生理酸性物质无机氮源被菌体作为氮源利用后，培养液中就留下了酸性或碱性物质。(NH4)2SO4→2NH3+2H2SO4NaNO3+4H2→NH3+2H2O+NaOH正确使用生理酸碱性物质，对稳定和调节发酵过程的pH值有积极作用。2.培养基引起pH值下降的因素碳源过量消泡油添加过量生理酸性物质的存在引起pH值上升的因素氮源过多生理碱性物质的存在中间补料，碱性物质添加过多发酵

8、过程pH值变化的原因——如：培养基对林可霉素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