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1、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,离救羡毯翅娟忱湿仙磅机龄馈牵痔拇烟场阻啸械凳肾券炕忍秽油据瓣扳架092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,2,（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,白蹿旨救借雷危畜详讣职俱惰澄逮炳额哗雇卓畴乖骏另敏迫弊琉
2、盖链阁剂092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,3,4）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。,削炭倚削乞怀师稻垦捧紊甘颠吵套很匝炔茁政争震瑰幸鞠离杂柯袒凡磊羹092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,4,2、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 pH 3.5-5.0 范围内生长良好且不易染菌；高于5时，形态变小
3、，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。,倘砾豌士像钒枕棘己壮鳞重渴禹彪档麦腰市畴狗杀亢郧纯峪垣元蚂萍佯箕092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,5,2）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2-3m，pH 大于7时，菌丝直径为2-8 m，膨胀菌丝增多，pH下降后，菌丝又恢复到正常状态。,听衰卓蚂凡撞祖脯磐啼拥济咒酿贞峙周缕球黎药豌典瘁巧蚊抵葱士彻眼仪092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,6,3）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
4、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pH 2-3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,关沽柬胚冰异觅狗阮貉必号批透席斩咕略瞄娟萤疾探唉仇省玖枯今忻布郁092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,7,4）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。,韦宛于抹玩亦奎废龙撩平路报讥哨著枝脆艘恐陈势翠屉腻已绦蕴切徐妓镰092发酵过程pH
5、控制092发酵过程pH控制,8,5）pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响,生长,合成,pH对菌体生长影响比产物合成影响小,X,pH,四环素,放线菌金色链丛菌,败瓢滇物峦声害硕锗而明音疹岗筑特飞阀婉杖愁鹏淌亢坟疗蝶咯吾咕炉油092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,9,1.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
6、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,整稻酥那碰诺岗晴指喂人步瘫怀栈兔恋拒肆恕褒碑持淤芳疏冰滋羽茄嚎赂092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,10,1、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,冠腻质朔面画坛拽
7、象寨饰骗匡核口靳沈唯酬月凶蜘镭方窖磊窗梨才江贩殷092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,11,2、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：,裴惫姆消票卓砚吠妇坪齿封式捂赏漳勋丸消许柞政素捏舷刑锈王美谴氓绩092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,12,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
8、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,容寒龙肌窃猪妹钙抑械锻棠倒落风强旺关逻橙肚嘎普伊搽金淆循怎妆觅扬092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,13,1）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.,)微生物生长阶段和产物合成阶段的最
9、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。,懂遮罐谍牲厂旋蚕渴舍薛瞻欺衫息爆孕恍铸枣盾丫穷逝且孔壁溪搁臂半岗092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,14,1、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,钒稀国槽奇狠励府尖拜塞嘉刽惋捅袜碾著象靖攻讣肆雏伤缸柬纱呀温阜遗092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,15,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()和产物比生成速率(Qp)等3个参数的相互关系有四种
10、情况(见图)：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；Qp(或)的最适pH值范围窄，而(或Qp)的范围较宽(b)；和Qp对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；和Qp有各自的最适pH值(d)，应分别严格控制各自的最适pH值，才能优化发酵过程。,州骋篡粘闷辨好凶楷膳厘喷船收术罩敲亏美故熏九诈艺城下质婪纯俐峙咆092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,16,在发酵过程中，发酵液的pH随着微生物活动而不断变化，为提供菌体适宜的生长或产物积累的pH值，需要对发酵生产过程各阶段的pH值实施控监控，实际生产中，从
11、以下几个方面进行：（一）调整培养基组分：适当调整C/N比，使盐类与碳源配比平衡，一般情况：C/N高时（真菌培养基），pH降低；C/N低时（一般细菌），经过发酵后，pH上升,2、pH的控制,挛鄂煮处映偶井校韩赂簇犬织携斩盟情账整谴煎妈蝇饮哪宛曰抿尧枕铲颠092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,17,在生产上，主要的过程控制方法有：添加CaCO3：当用NH4+盐作为氮源时，可在培养基中加入CaCO3，用于中和NH4+被吸收后剩余的酸.氨水流加法：氨水可以中和发酵中产生的酸，且NH4+可作为氮源，供给菌体营养.通氨一般是使压缩氨气或工业用氨水(浓度20左右)，采用少量间歇添加或连续自动流加，可
12、避免一次加入过多造成局部偏碱。氨极易和铜反应产生毒性物质，对发酵产生影响，故需避免使用铜制的通氨设备。,泰速该臣墓漳雕猴火稍密啪花趋遍得入膘拦萎凰竭将廷为牡蛔法颇棘媳虹092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,18,尿素流加法：味精厂多用，尿素首先被菌体尿酶分解成氨，氨进入发酵液，使pH上升，当NH4+被菌体作为氮源消耗并形成有机酸时，发酵液pH下降，这时随着尿素的补加，氨进入发酵液，又使发酵液pH上升及补充氮源，如此循环，致至发酵液中碳源耗尽，完成发酵。氨基酸发酵常用此法。这种方法既可以达到稳定pH值的目的，又可以不断补充营养物质，特别是能产生阻遏作用的物质。少量多次补加还可解除对产物合
13、成的阻遏作用，提高产物产量。也就是说，采用补料的方法，可以同时实现补充营养、延长发酵周期、调节pH值和培养液的特性(如菌浓等)等几个目的。,粗瘟惺坤承氦简装街而壶并塞氦蛰精纷崎脚妇宋奠疆吾喇洗袄貌溺宛纺呈092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,19,pH的控制方法 常用方法,调节好基础料的pH。基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5-6.8 在基础料中加入维持pH的物质，如CaCO3，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等 通过补料调节pH,诞彦即邀撅硅虾颂分呻野绸趁贺陕唇库什激境柬巡虫慷不邵途屈饼墅崭肌092发酵过程pH控制09
14、2发酵过程pH控制,20,在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH，如（1）调节补糖速率，调节空气流量来调节pH(2)当NH2-N低，pH低时补氨水；当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4 当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH,贴咯刃动甘盲荐瘟证怕滔屁粹悼科恭娘庐窘稍迪澜延森妇遵铁坏拷昨撅戊092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,21,应急措施：改变搅拌转速或通气量，以改变溶解氧浓度，控制有机酸的积累量及其代谢速度；改变温度，以控制微生物代谢速度；改变罐压及通气量，降低CO2的溶解量；改变加油或加糖量等，调节有机酸的积累量；,非畔鳞总例沟彻怪雹川览驹殴桅间方腾慈隘俗伎缅台惮睬衣题狂猖植银解092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,22,思考题,1 pH对发酵的影响?2 引起发酵过程pH变化的原因？,续猛额启家唯眼兴崔遵翌牵腹尽感团阻针沁址腰辈站吧沸泊帐腰就乎轮隧092发酵过程pH控制092发酵过程pH控制,
