生物工程讲座论文.doc

华东理工大学 学年第 学期 研究生《 生物工程学术讲座 》课程考试试卷 年月 开课学院： 生物工程学院 任课教师： 考生姓名： 学号： 成绩： 论文题目：生物发酵过程中pH值的影响与检测控制 论文要求： 教师评语： 教师签字： 年 月 日  摘 要 pH值是生物发酵过程中一个重要的变量，发酵生产中必须对它进行准确的测量并实施正确的监控。pH是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的进行，所以是十分重要的参数。发酵过程中pH是不断变化的，通过观察pH变化规律可以了解发酵的正常与否。本文总结了pH值在发酵过程中的影响、变化规律，如何控制与检测，与其他参数之间的关系以及必威体育精装版研究进展，为pH值近期相关研究的综述。 关键词：pH值； 控制； 检测  1 前言 微生物发酵过程是生物技术产业化中的一个重要环节，直接影响着生物制品的数量、质量和生产成本。而在发酵过程中，pH值对微生物生长繁殖和代谢产物合成有着非常重要的影响，是生物发酵过程需要掌握的重要状态参数。 发酵液的pH值是影响微生物生长的一个重要因素，同一种微生物在不同的生长阶段和不同的生化过程中，对环境的pH值也有不同的要求。不仅如此，即使是同一种微生物，由于pH值的不同，可能会产生不同的发酵产物。例如，研究中发现，大肠杆菌合成聚唾液酸受到环境pH值的显著影响[1]，在发酵培养基中加入高质量浓度磷酸盐( 20 g／L磷酸氢二钾) 缓冲pH值，可使聚唾液酸产量达到1．9 g／L[2]。酵母菌最适成长pH值为4.5～5.0，此时发酵产物主要是酒精；但在pH值为8.0 时，发酵不仅产生酒精还有醋酸和甘油。而利用厌氧活性污泥作产氢接种物，发酵有机质产生氢气，一般是在酸性条件下进行的，较为适宜的产氢pH 值范围4. 5~ 5. 5[3]。 2 pH值在发酵过程中的变化规律 2.1 影响发酵液pH的因素 发酵过程中pH值受许多过程因素(如加碱量、通气量、搅拌速度、温度、罐压等)的影响，且不同的发酵阶段对pH值的要求有很大的不同。[4]在发酵过程中，因于细菌对营养物质的不断吸收、利用和代谢物的不断积累，发酵液的pH值会不断起变化。当尿素被脲酶分解放出氨和有机氮源被利用产生氨时，会使发酵液的pH 值上升。当氨被菌体利用及糖被利用生成有机酸等中间代谢产物时，又会使发酵液的pH值下降。影响pH值变化的主要因素有：（1）营养物质的分解与利用；（2）酸性或碱性代谢物质的形成；（3）培养基比例失调；（4）杂菌污染。 2.2 pH变化规律 在微生物细胞的生长阶段：（1）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。（2）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。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。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 发酵过程中pH值控制与检测 3.1 发酵过程中常见问题及控制 微生物生长的pH值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为： 嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌 发酵初期pH值过低，其主要原因可能是：加氨量不够；通气量不够；培养基起始pH低；二级种子生长不良或种量太少或菌种的活性太差。处理方法应根据分析的确切原因，采取以下对应措施：提前酌情流加液氨；检查流加液氨有关管路、阀门等设施；以后配料时，要准确调pH 值和按程序加磷盐、镁盐；加大二级种子种量；适当提高风量；分纯菌种。 发酵前期pH值过高，其原因可能是：发酵前期的通气量过大，或轴封漏气；感染了噬菌体；培养基营养贫乏，生物素、磷、钾少加或漏加；种子培养初期受高温影响；培养基起始pH过高。处理的方法应根据分析的确切原因，可采取如下一种或数种并用的相应措施：适当减少通气量，直至暂时停止搅拌，小通风，使菌体生长，pH 值下降直至正常后再适量通风；根据情况补加适量生物素和磷盐、镁盐；补加种子（种子损伤严重，pH 值长期过高，不会下降时）；如经检查，确