發酵過程中pH的變化與控制

發布時間：2012-5-12 8:47

發酵是一個復雜的生物化學變化過程。受很多環境條件的影響，除了培養基組成等的化學因素外，還有pH、溫度、氧氣、泡沫及雜菌（及噬菌體）污染等物理和生物因素。這些條件的變化反應了發酵過程的動態。人們在生產實踐中，就是通過觀察和控制這些工藝條件，從而控制和完成發酵過程，當然這些條件是相互聯系，相互影響的。 pH對發酵過程的影響發酵過程中的pH值是個綜合性指標，它與微生物的生長繁殖和代謝產物的積累都有很大的關系，它的影響主要通過如下幾個方面：
①pH值影響酶的活性，當pH值抑制或激活菌體中某些酶的活性時，使菌體的代謝途徑會發生某些改變。
②pH值影響微生物細胞膜可帶電荷的狀況，菌體可帶電荷的改變使膜的滲透性改變，從而有可能影響微生物的營養吸收及代謝產物的分泌。
③pH值還可能影響培養基中某些營養物質的分解或微生物中間代謝產物的解離，從而影響微生物對這些物質的利用。
④pH值還可能改變培養基的氧化還原條件等。微生物發酵的營養期和分化期pH值會有所不同，培養溫度提高成降低，最適pH范圍有可能隨著變動，會影響微生物的各種酶活力。pH也會影響某些微生物的形態，如青霉菌當培養過程中pH超過6.0時，菌絲縮短，pH在7.0或以上時，膨脹菌絲的數目增加，即細胞壁或細胞膜的結構改變，導致細胞內含物易分泌于體外。影響pH變化的因素在發酵過程中pH的變化決定于菌種的特性、培養基的配比和發酵條件。菌體由于對培養基中營養成分的利用和代謝產物的積累，使培養基的pH發生變化，如培養基中的碳源，特別是葡萄糖過多，由于形成有機酸，迫使pH下降。當尿素被分解時，培養基中氨離子濃度增加，pH值就上升。如用時也會使pH上升，硫酸銨的利用則pH下降。培養基中的含氮物質如蛋白質降解變成氨基酸，經脫氨釋放出氨，使pH上升。因此，發酵液中pH的變化是微生物生化過程的綜合指標。關于發酵過程中pH的調節一般工業生產上的做法有兩種：
　　(1)調節基礎培養基的配方，例如，調整培養基中碳、氨源的配比，或者加入發酵行業專用的發酵用消泡劑或者是調整生理酸性物質的比例，在滿足一定營養條件下，可以控制發酵過程中的pH值。
　　(2)補料的控制：
　　①簡單的加酸加堿法：如用NaOH, HCI，氨水和H2S04等中和培養液中pH的變動。
　　②流加無機氮源的方法：尿素、氨水等既是無機氮源，又作為調節pH用。按照實際情況選用或混用何種氮源，以及流加數量和次數等等。
　　③補入碳氮源方法：在有些情況下，除了加入氮源外，還多加油或糖的辦法進行。調節本文參考《發酵微生物學》一書。

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