pH值對(duì)發(fā)酵的影響及控制

一、pH值對(duì)發(fā)酵的影響

1、影響酶的活性，當(dāng)pH值抑制菌體中某些酶的活性時(shí)，會(huì)阻礙菌體的新陳代謝；

2、影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；

3、影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對(duì)這些成分的吸收；

4、pH值不同，往往引起菌體代謝過(guò)程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。

二、發(fā)酵過(guò)程pH值的變化

在發(fā)酵過(guò)程中，隨著菌種對(duì)培養(yǎng)基種碳、氮源的利用，隨著有機(jī)酸和氨基酸的積累，會(huì)使pH值產(chǎn)生一定的變化。

1、生長(zhǎng)階段：菌體產(chǎn)生蛋白酶水解培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)，生成銨離子，使pH上升至堿；隨著菌體量增多，銨離子的消耗也增多，另外糖利用過(guò)程中有機(jī)酸的積累使pH值下降。

2、生產(chǎn)階段：這個(gè)階段pH值趨于穩(wěn)定。

3、自溶階段：隨著養(yǎng)分的耗盡，菌體蛋白酶的活躍，培養(yǎng)液中氨基氮增加，致使pH又上升，此時(shí)菌體趨于自溶而代謝活動(dòng)終止。

由此可見，在適合于菌生長(zhǎng)及合成產(chǎn)物的環(huán)境條件下，菌體本身具有一定的調(diào)節(jié)pH的能力，但是當(dāng)外界條件變化過(guò)于劇烈，菌體就失去了調(diào)節(jié)能力，培養(yǎng)液的pH就會(huì)波動(dòng)。

三、引起發(fā)酵液pH值異常波動(dòng)的因素

pH值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。

1、pH下降：

（1）培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。碳源過(guò)多，特別是葡萄糖過(guò)量，或者中間補(bǔ)糖過(guò)多加上溶氧不足，致使有機(jī)酸大量積累而pH下降；

（2）消泡劑加得過(guò)多；

（3）酸性物質(zhì)的存在，銨被利用，pH下降。

2、pH上升：

（1）發(fā)酵罐培養(yǎng)基中碳、氮比例不當(dāng)。氮源過(guò)多，氨基氮釋放，使pH上升；

（2）堿性物質(zhì)存在；

（3）中間補(bǔ)料氨水活尿素等堿性物質(zhì)加入過(guò)多。

四、發(fā)酵pH值的確定和控制

1、發(fā)酵pH值的確定

微生物發(fā)酵的zui適pH值范圍一般是在5～8之間。

zui適pH值是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定的。

不發(fā)酵罐將發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)成不同的出發(fā)pH值，進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中，定時(shí)測(cè)定和調(diào)節(jié)pH值，以分別維持出發(fā)pH值，或者利用緩沖液來(lái)配制培養(yǎng)基來(lái)維持。

到時(shí)觀察菌體的生長(zhǎng)情況，以菌體生長(zhǎng)達(dá)到zui高值的pH值為菌體生長(zhǎng)的合適pH值。

用同樣的方法，可測(cè)得產(chǎn)物合成的合適pH值。

同一產(chǎn)品的合適pH值，與所用的菌種、培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件有關(guān)。

在確定合適發(fā)酵pH值時(shí)，不定期要考慮培養(yǎng)溫度的影響，若溫度提供或降低，合適pH值也可能發(fā)生變動(dòng)。

2、pH值的控制

（1）首先考慮和試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)配方，使它們有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔?，使發(fā)酵過(guò)程中的pH值變化在合適的范圍內(nèi)。

（2）發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中直接補(bǔ)加酸或堿和補(bǔ)料的方式來(lái)控制；補(bǔ)充酸（如(NH4)2SO4）和堿（如NaNO3）來(lái)控制。