pH对发酵过程的影响与控制-(精品课件).pptVIP

分别在4种缓冲介质中，于pH 6．50一9．50测定天冬酰胺酶酶活力． 1 甘氨酸介质pH 8.00时酶活力最高； 2 硼酸在pH 8．50，酶反应最快 3 磷酸在pH 8．50，酶反应最快 4 Tris在pH 8．50，酶反应最快 酶活1＞2＞4＞3 5、不同调pH方法的影响 天冬酰胺酶 小 结 发酵过程pH会发生变化 变化原因 基质代谢 产物形成 菌体自溶 对发酵的影响 pH pH影响酶的活性 pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变 pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离 pH影响代谢方向 pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响 pH的控制方式 基础培养基调节pH 在基础料中加入维持pH的物质 通过补料调节pH 当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH 发酵的不同阶段采取不同的pH值 选择合适的pH调节剂 * * * * * * * * * * * * 发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。 尽管多数微生物能在3～4个pH单位的pH范围内生长，但是在发酵工艺中，为了达到高生长速率和最佳产物形成，必须使pH在很窄的范围内保持恒定。 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。 一 、 发酵过程中pH变化的原因是什么？ 二 、 pH对发酵的影响表现在哪些方面？ 三 、 我们该如何设计实验确定发酵的最佳pH？ 四 、发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？ 发酵过程中，pH的变化是微生物在发酵过程中代谢活动的综合反映，其变化的根源取决于培养基的成分和微生物的代谢特性。 有研究表明，培养开始时发酵液pH的影响是不大的，因为微生物在代谢过程中，迅速改变培养基pH的能力十分惊人。例如，以花生饼粉为培养基进行土霉素发酵，最初将pH分别调到5.0、6.0和7.0，发酵24h后，这三种培养基的pH已经不相上下，都在6.5～7.0之间。但是当外界条件发生较大变化时， 菌体就失去了调节能力，发酵液的pH将会不断波动。 而碳源的代谢则往往起到降低pH的作用，例如，糖类氧化不完全时产生的有机酸，脂肪不完全氧化产生的脂肪酸、铵盐氧化后产生的硫酸等。这类物质称为生理酸性物质。 PH变化的原因 1、基质代谢 （1）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。 （2）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。 （3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降。 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。 二、pH对发酵的影响 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。 实例　pH对林可霉素发酵的影响 pH 7.0 t 不调pH 调pH 效价 pH pH对发酵的影响 （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 （4）pH影响代谢方向 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。 例如黑曲霉在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。 3、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 青霉素：菌体生长最适pH3.5~6.0,产物合成最适pH7.2~7.4 四环素：菌体生长最适pH6.0~6.8，产物合成最适pH5.8~6.0 X pH