《发酵过程pH控制》PPT课件

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1、第九章　发酵过程控制pH的中间控制引起pH变化的因素pH对发酵的影响pH的选择与控制1（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值影响培养基某些营养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1、pH值影响微生物生长繁殖和代谢的原因24）pH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。●例如：黑曲霉在pH2-3时，发酵产生柠檬酸，在pH接近中性时，则产生

2、草酸。●又如：丙酮丁醇发酵中，发酵后期pH为4.3-5.3时积累丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸含量增加。32、pH对发酵的影响1）影响微生物的生长繁殖。石油吃蜡酵母（解脂假丝酵母和热带假丝酵母）在pH3.5-5.0范围内生长良好且不易染菌；高于5时，形态变小，发酵液变黑，发酵过程中容易被细菌污染；pH低于3时，生长受到严重的抑制，细胞极不齐整，且出现细胞自溶的情况。42）影响微生物的形态。产黄青霉细胞壁的厚度会随pH的增加而减小。pH低于6时，菌丝长度变短，直径为2-3μm，pH大于7时，菌丝直径为2-8μm，膨胀菌丝增多，pH下降

3、后，菌丝又恢复到正常状态。53）pH影响代谢产物的形成的数量和方向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。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64）影响产物的稳定性如噻纳霉素的发酵中，pH值在6.7-7.5之间时，抗生素的产量相近，产品稳定性未受影响，半衰期也无变化，但当pH大于7.5时，抗生素半衰期缩短，稳定性下降，发酵产量也减少。75）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

4、比产物合成影响小XpH四环素放线菌金色链丛菌81.在微生物细胞的生长阶段:初期:接种后到孢子萌发,因碳氮源代谢水平比较低,pH一般可维持不变,或者由于添加了CaCO3而略有上升。快速生长期：pH值变化较大，因菌种及培养基不同而上升或下降2.在生产阶段，一般发酵液的pH值趋于稳定，维持在适合产物形成的pH范围。3.在微生物细胞自溶阶段,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。3.1发酵过程中pH值的变化一般规律3、发酵过程pH变化及其原因91、基质代谢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

5、补料的标志之一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。生理酸碱性物质被微生物利用后会导致环境pH下降（上升）的物质称为生理酸性（碱性）物质。3.2引起发酵过程pH变化的原因102、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。3、菌体自溶pH上升，发酵后期，pH上升。可做为终止发酵的指示。4、其它：11例pH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

6、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。4、pH对发酵的影响121）各种微生物适应的pH范围：细菌6.5-7.5;霉菌4.0-5.8;酶母菌3.8-6.0;放线菌6.5-8.0.２)微生物生长阶段和

7、产物合成阶段的最适pH值往往不一样。这与菌种的特性有关，也取决于产物的化学性质。2、微生物细胞生长和代谢产物形成的最适pH值。131、选择原则：既有利于微生物的生长，又可以最大限度地获得高产。最适pH值是根据实验结果来确定的。4、发酵过程中最适pH值的选择与控制14在各种类型的发酵过程中，实验所得的最适pH值、菌体的比生长速率(μ)和产物比生成速率(Qp)等3个参数的相互关系有四种情况(见图)：①μ和Qp的最适pH值都在一个相似的较宽的适宜范围内(a)，这种发酵过程易于控制；②Qp(或μ)的最适pH值范围窄，而μ(或Qp)的范围较宽(b)；③μ和Qp对

8、pH值都很敏感，它们的最适pH值又是相同的(c)，第二、第三种情况的发酵pH值应严格控制；④μ