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微生物发酵罐发酵过生中pH值对发酵的影响及其控制

2020.5.07
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maxiaotu

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一、pH值对发酵的影响

  1、影响酶的活性,当pH值抑制菌体中某些酶的活性时,会阻碍菌体的新陈代谢;

  2、影响微生物细胞膜所带电荷的状态,改变细胞膜的通透性,影响微生物对营养物的吸收和代谢产物的排泄;

  3、影响培养基中某些组分的解离,进而微生物对这些成分的吸收 

  4、pH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。

二、发酵过程pH值的变化

  在发酵过程中,随着菌种对培养基种碳、氮源的利用,随着有机酸和氨基酸的积累,会使pH值产生一定的变化。

  1、生长阶段:菌体产生蛋白酶水解培养基中的蛋白质,生成铵离子,使pH上升至碱性;随着菌体量增多,铵离子的消耗也增多,另外糖利用过程中有机酸的积累使pH值下降。

  2、生产阶段:这个阶段pH值趋于稳定。

  3、自溶阶段:随着养分的耗尽,菌体蛋白酶的活跃,培养液中氨基氮增加,致使pH又上升,此时菌体趋于自溶而代谢活动终止。由此可见,在适合于菌生长及合成产物的环境条件下,菌体本身具有一定的调节pH的能力,但是当外界条件变化过于剧烈,菌体就失去了调节能力,培养液的pH就会波动。

三、引起发酵液pH值异常波动的因素

  pH值的变化决定于所用的菌种、培养基的成分和培养条件 

  1、pH下降:(1)培养基中碳、氮比例不当。碳源过多,特别是葡萄糖过量,或者中间补糖过多加上溶氧不足,致使有机酸大量积累而pH下降;(2)消泡剂加得过多;(3)生理酸性物质的存在,铵被利用,pH下降。

  2、pH上升:(1)培养基中碳、氮比例不当。氮源过多,氨基氮释放,使pH上升;(2)生理碱性物质存在;(3)中间补料氨水活尿素等碱性物质加入过多。

四、发酵pH值的确定和控制

  1、发酵pH值的确定

  微生物发酵的最适pH值范围一般是在5~8之间。最适pH值是根据实验结果来确定的。将发酵培养基调节成不同的出发pH值,进行发酵,在发酵过程中,定时测定和调节pH值,以分别维持出发pH值,或者利用缓冲液来配制培养基来维持。到时观察菌体的生长情况,以菌体生长达到最高值的pH值为菌体生长的合适pH值。用同样的方法,可测得产物合成的合适pH值。同一产品的合适pH值,与所用的菌种、培养基组成和培养条件有关。在确定合适发酵pH值时,不定期要考虑培养温度的影响,若温度提供或降低,合适pH值也可能发生变动。

   2、pH值的控制

  (1)首先考虑和试验发酵培养基的基础配方,使它们有个适当的配比,使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。

  (2)在发酵过程中直接补加酸或碱和补料的方式来控制;补充生理酸性物质(如(NH4)2SO4)和生理碱性物质(如NaNO3)来控制。


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