发酵过程中ph的控制
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发酵过程中ph的控制

   日期:2019-04-11     来源:网络    浏览:1068    评论:0    
核心提示:由于微生物不断地吸收、同化营养物质和排出代谢产物,因此,在发酵过程中,发酵液的ph值是一直在变化的。为了使微生物能在最适的ph值范围内生长,繁殖,合成目标代谢产物,必须严格控制发酵过程的ph值。
  
 由于微生物不断地吸收、同化营养物质和排出代谢产物,因此,在发酵过程中,发酵液的ph值是一直在变化的。为了使微生物能在最适的ph值范围内生长,繁殖,合成目标代谢产物,必须严格控制发酵过程的ph值。

在微生物生长和产物生成中,最适ph值与比生长速率μ、产物比生成速率Qp三个参数的相互关系有四种情况:

第一种情况是菌体的比生长速率μ和产物比生成速率Qp的最适ph都在一个相似的较宽的范围内,这种发酵过程易于控制;第二种情况是μ的最适ph范围很宽,而Qp的最适ph范围较窄,第三种情况是μ和Qp对ph的变化都很敏感,它们的最适ph又是相同的;第二、第三种模式的发酵ph值应严格控制;第四种情况更复杂,μ和Qp有各自的最适ph值,此时应分别严格控制各自的最适ph,才能优化发酵过程。

在确定了发酵各个阶段所需要的最适ph之后,需要采用各种方法来控制,使发酵过程在预定的ph范围内进行。要使ph控制在合适的范围内,应首先根据不同的微生物的特性,不仅要在原始培养基中控制适当的ph值,而且要在整个发酵过程中随时检查ph值的变化情况,并进行相应的调控。

首先,从基础培养基的配方考虑,通过平衡盐类和碳源的配比,稳定培养液的ph值,或加入缓冲剂(如磷酸盐)调节培养基初始ph值至合适范围并使其有较强的缓冲能力。在分批发酵中,常加入CaCO3中和酮酸等物质来控制ph的变化。

发酵过程中,随着基质的消耗及产物的生成,ph值会有较大的波动。因此,在发酵过程中也应当采取相应的ph值调节和控制方法,主要有以下几种方法:

①直接补加酸、碱物质,如h2SO4、NaOh等。当ph值偏离不大时,使用强酸碱物质容易破坏缓冲体系,而且会引起培养液成分发生水解,故目前已较少使用此方法。

②通过调整通风量来控制ph值。此方法主要是在加多了消泡剂的个别情况下使用,提高空气流量可加速脂肪酸的氧化,以减少因脂肪酸积累引起的ph降低。

③补加生理酸性或碱性盐基质,如氨水、尿素、(Nh4)2SO4等,通过代谢调节ph值。补加生理性酸碱物质,既调节了发酵液的ph值,又可以补充营养物质,还能减少阻遏作用。补加的方式根据实际生产情况而定,可以是直接加入、流加、多次流加等方式。

④采用补料方式调节ph值。例如,当ph值上升至超过最适值,意味着菌处于饥饿状态,可加糖调节,糖的过量又会使ph下降。采用补料的方法可以同时实现补充营养、延长周期、调节ph和改变培养液的性质(如黏度)等几种目的,特别是那些对产物合成有阻遏作用的营养物质,通过少量多次补加可以避免它们对产物合成的阻遏作用。

发酵过程中使用氨水和有机酸来调节ph时需谨慎。过量的氨会使微生物中毒,导致其呼吸强度急速下降。在需要用通氨气来调节ph或补充氮源的发酵过程中,可通过监测溶解氧浓度的变化防止菌体出现氨过量中毒现象。

在实际生产过程中,一般可以选取其中一种或几种方法,并结合ph的在线检测情况对ph进行有效控制,以保证ph值长期处于合适的范围内。

 
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