第八章 发酵过程控制-4.ppt

pH控制是一项非常细致的工作，不仅考虑最佳pH值，而且要根据生长阶段考察对pH的要求。在pH控制中还要采用合适的调节方法。 总结 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 思考题 7.12 发酵过程中pH会不会发生变化为什么？ 7.13 pH对发酵的影响表现在哪些方面？ 7.14 为了确定发酵的最佳pH,我们该如何实验？ 7.15 发酵过程的pH控制可以采取哪些措施？ 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 第四节 发酵过程的pH控制 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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 一、发酵过程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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 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。 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 二、pH对发酵的影响 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。 1、实例 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 pH 7.0 t 不调pH 调pH 效价 pH 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 例：培养基初始pH值对漆酶分泌的影响 pH在4～7范围内产酶最高 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 2、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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 （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 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 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 例 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 四环素 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 4、最佳pH的确定 配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况 pH对产海藻酸裂解酶的影响 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 pH对海藻糖水解酶产生的影响 pH——菌浓 pH——酶活 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 pH对谷氨酰胺转氨酶活力的影响 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 热凝胶产生不同阶段pH的考察 biomass 发酵过程控制 发酵过程的pH控制 从图中可见，热凝胶发酵菌体生长和热凝胶合成是非偶联的，整个发酵过程可以分成两个阶段：前10 h是菌体生长期，之后热凝胶开始合成，至发酵结束是热凝胶合成期。 在菌