發(fā)酵過程中pH的變化與控制
發(fā)布時間：2012-5-12 8:47
發(fā)酵是一個復雜的生物化學變化過程。受很多環(huán)境條件的影響，除了培養(yǎng)基組成等的化學因素外，還有pH、溫度、氧氣、泡沫及雜菌（及噬菌體）污染等物理和生物因素。這些條件的變化反應了發(fā)酵過程的動態(tài)。人們在生產(chǎn)實踐中，就是通過觀察和控制這些工藝條件，從而控制和完成發(fā)酵過程，當然這些條件是相互聯(lián)系，相互影響的。
pH對發(fā)酵過程的影響
發(fā)酵過程中的pH值是個綜合性指標，它與微生物的生長繁殖和代謝產(chǎn)物的積累都有很大的關(guān)系，它的影響主要通過如下幾個方面：
①pH值影響酶的活性，當pH值抑制或激活菌體中某些酶的活性時，使菌體的代謝途徑會發(fā)生某些改變。
②pH值影響微生物細胞膜可帶電荷的狀況，菌體可帶電荷的改變使膜的滲透性改變，從而有可能影響微生物的營養(yǎng)吸收及代謝產(chǎn)物的分泌。
③pH值還可能影響培養(yǎng)基中某些營養(yǎng)物質(zhì)的分解或微生物中間代謝產(chǎn)物的解離，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用。
④pH值還可能改變培養(yǎng)基的氧化還原條件等。
微生物發(fā)酵的營養(yǎng)期和分化期pH值會有所不同，培養(yǎng)溫度提高成降低，最適pH范圍有可能隨著變動，會影響微生物的各種酶活力。pH也會影響某些微生物的形態(tài)，如青霉菌當培養(yǎng)過程中pH超過6.0時，菌絲縮短，pH在7.0或以上時，膨脹菌絲的數(shù)目增加，即細胞壁或細胞膜的結(jié)構(gòu)改變，導致細胞內(nèi)含物易分泌于體外。
影響pH變化的因素
在發(fā)酵過程中pH的變化決定于菌種的特性、培養(yǎng)基的配比和發(fā)酵條件。菌體由于對培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累，使培養(yǎng)基的pH發(fā)生變化，如培養(yǎng)基中的碳源，特別是葡萄糖過多，由于形成有機酸，迫使pH下降。當尿素被分解時，培養(yǎng)基中氨離子濃度增加，pH值就上升。如用時也會使pH上升，硫酸銨的利用則pH下降。培養(yǎng)基中的含氮物質(zhì)如蛋白質(zhì)降解變成氨基酸，經(jīng)脫氨釋放出氨，使pH上升。因此，發(fā)酵液中pH的變化是微生物生化過程的綜合指標。
關(guān)于發(fā)酵過程中pH的調(diào)節(jié)
一般工業(yè)生產(chǎn)上的做法有兩種：
(1)調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方，例如，調(diào)整培養(yǎng)基中碳、氨源的配比，或者加入發(fā)酵行業(yè)專用的發(fā)酵用消泡劑或者是調(diào)整生理酸性物質(zhì)的比例，在滿足一定營養(yǎng)條件下，可以控制發(fā)酵過程中的pH值。
(2)補料的控制：
①簡單的加酸加堿法：如用NaOH, HCI，氨水和H2S04等中和培養(yǎng)液中pH的變動。
?、诹骷訜o機氮源的方法：尿素、氨水等既是無機氮源，又作為調(diào)節(jié)pH用。按照實際情況選用或混用何種氮源，以及流加數(shù)量和次數(shù)等等。
③補入碳氮源方法：在有些情況下，除了加入氮源外，還多加油或糖的辦法進行。調(diào)節(jié)
本文參考《發(fā)酵微生物學》一書。
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