第六章 发酵工艺控制
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Q发酵=Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射－Q显
1、生物热Q生物 P121 在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物 质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用 于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代 谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式 散发出来，这散发出来的热就叫生物热。
生物热与发酵类型有关
X
生长 合成
四 环 素
pH
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
※三、发酵pH值的控制 P126
1、配制合适的培养基。基础料中若含有
玉米浆， pH 呈酸性，必须调节 pH 。若要控制 消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8
培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。
生物热的大小与呼吸作用强弱有关 在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢， 产生热量较少。 菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈， 菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注 意控制温度。 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶 系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐 渐减弱。
当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4
作业
发酵过程中可通过哪些方式调节控制pH值？
§3 氧的供需及对发酵的影响
P126
溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多 方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因素。 在28℃氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。 在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱 和度，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内 便耗竭，使溶氧成为限制因素。
3EI cos
E——额定电压 I——额定电流 cosφ——功率因素，1千瓦时＝860×4186.8焦耳
3、蒸发热Q蒸发
P96
通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸 发所需的热量叫蒸发热。此外，排气也会 带走部分热量叫显热Q显热，显热很小，一 般可以忽略不计。
4、辐射热Q辐射
P96
发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中 有部分热通过罐体向外辐射。 辐射热的大小取决于罐温与环境的温差。 冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发 酵热的5％。
微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多 一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2和水 好氧：产生287.2千焦耳热量， 183千焦耳转变为高能化合物
104.2千焦以热的形式释放
厌氧：产生22.6千焦耳热量， 9.6千焦耳转变为高能化合物
13千焦以热的形式释放
二个例子中转化为高能化合物分别为63.7％和42.6％
例如某味精厂50M3发酵罐发酵过程测定结果的 主要物质变化如表：
发酵时间（h）0～6
6～12
12～18
18～31
糖 谷氨酸
尿素 菌体 玉米浆
－37
－2.9 4.8 －2.4
－30.3 5.9
6.0 －3.0
－24.0 15.4
－6.0 1.2 －0.6
－41.7 23.9
发酵12～18小时的生物热为： Q生物＝24×159555.9＋0.6×12309.2＋6×10634.5 －1.2×20934－15.4×15449.3＝191098.1KJ/M3 191098.1÷6＝31849.7 每小时的生物热为31849.7KJ/M3
第六章 发酵过程控制 P118
发酵工艺控制
微生物生长最适环境条件的选择应根据菌种特性、 生产工艺要求而定 环境条件通常是指：温度、pH、渗透压、 O2 、
CO2含量等
代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、 溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物 浓度、核酸量等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼 吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等
E——活化能
Kr——速率常数
Kr2 4.61lg K r1 E 1 1 T1 T2
K与温度有关 E越大温度变化对 K的影响越大
2、温度影响发酵方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四 环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素 能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提 高，温度达到350C时，金霉素的合成几乎停止， 只产生四环素。 温度还影响基质溶解度，氧在发酵液中的溶解 度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发 酵过程中的温度要严格控制。
五、发酵热的测定
1、用冷却水进出口温度差计算发酵热。 在工厂里，可以通过测量冷却水进出口的水温， 再从水表上得知每小时冷却水流量来计算发酵热。 Q发酵＝GCm(T出－T进) Cm——水的比热 G——冷却水流量
2、根据罐温上升速率来计算。 先自控，让发酵液达到某一温度，然后停止加热或 冷却，使罐温自然上升或下降，根据罐温变化的速 率计算出发酵热。
发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有 必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。 如四环素生长阶段280C，合成期260C，后期再升温； 黑曲霉生长370C，产糖化酶32～340C。 但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产 生菌生长30～320C，产酸34～370C。
最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。
如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体 代谢缓慢，发酵不正常。 如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染 菌。
此外培养基营养越丰富，生物热也越大。
2、搅拌热Q搅拌
P122
在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵 液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设 备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴 功率有关，可用下式计算： Q搅拌＝P×860×4186.8（焦耳/小时） P——搅拌轴功率 4186.8——机械能转变为热能的热功当量 电机功率P=
通用式发酵罐
作 业
举例说明，在生产中如何利用 温度进行微生物发酵的控制。
§2
发酵过程的pH控制 P124
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
四、最适温度的选择 p124
根据菌种及生长阶段选择 根据培养条件选择 根据菌生长情况
1、根据菌种及生长阶段选择 （1）根据菌种选择
微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要 求的温度范围也不同。
如：黑曲霉生长温度为370C，
谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～320C，
青霉菌生长温度为300C。
§1 温度对发酵的影响及 其调节控制 P121
一、发酵过程引起温度变化的因素 P121
产热因素：生物热（Q生物）、搅拌热（Q搅拌） 散热因素：蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）、显热（Q显）
（一）发酵热Q发酵
发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。
净热量：在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅 拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。 这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热 量。
pH 7.0 pH 效价
t 不调pH 调pH
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 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
一、描述微生物需氧的物理量
※呼吸强度：单位质量的干菌体在单位时间内所吸取
的氧量，QO2 ，表示微生物的绝对耗氧量。
※耗氧速率：单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，
r。 二者关系：呼吸强度表示微生物的绝对吸氧量，但当 培养液中有固体成分存在时，测定困难。用耗氧速率 表示。 r= QO2 c(X) c(X) 发酵液中菌体的浓度
3、根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物热的近似值。 因为热效应决定于系统的初态和终态，而与变化途径 无关，反应的热效应可以用燃烧值来计算，特别是有 机化合物，燃烧热可以直接测定。反应热效应等于反 应物的燃烧热总和减去生成物的燃烧热的总和。 ΔH＝∑（△H）反应物－∑（△H）产物
如谷氨酸发酵中主要物质的燃烧热为： 葡萄糖 159555.9KJ/Kg 谷氨酸 15449.3KJ/Kg 玉米浆 12309.2KJ/Kg 菌体 20934KJ/Kg 尿素 10634.5KJ/Kg
2、培养过程中加入非营养基质的酸碱调 节剂，如CaCO3 ，或具 有缓冲能力的试剂，如
磷酸缓冲液等
3、培养过程中加入基质性酸碱调节剂， 如氨水
4、加生理酸性或碱性盐基质，通过代 谢调pH
5、将pH控制与代谢调节结合，通过补料 来控制pH
在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补 料与调pH没有矛盾时采用补料调pH 如 （1）调节补糖速率，调节空气流量来调节pH (2)当NH2-N低，pH低时补氨水；
二、温度对生长的影响P122
三、温度对发酵的影响P123
温度影
发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有 一个最适温度。 从阿累尼乌斯方程式可以看到 dlnKr/dt=E/RT2
积分得
4.6 log K r 2 / K r1 E= 1 / T1 1 / T2
（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
（2）根据生长阶段选择
在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量 的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌 生长迅速； 在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长 中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可 以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和 核酸的正常途径关闭得比较严密，有利于产物合成。
2、根据培养条件选择
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低 些，溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利 用快，会使菌过早自溶。
3、根据菌生长情况选择
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长 慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜， 如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些， 以利于菌的生长。
31会逐步上升一旦菌体自溶溶氧就会明显地上升二溶氧异常的原因二溶氧异常的原因1引起溶氧异常下降的可能原因引起溶氧异常下降的可能原因1污染好气性杂菌消耗大量溶氧使溶氧在短时污染好气性杂菌消耗大量溶氧使溶氧在短时间内下降到零附近间内下降到零附近2菌体代谢发生异常现象需氧要求增加使溶氧菌体代谢发生异常现象需氧要求增加使溶氧下降下降3某些设备或工艺控制发生故障或变化也能引起某些设备或工艺控制发生故障或变化也能引起溶氧下降如搅拌功率消耗变小或搅拌转速变慢消溶氧下降如搅拌功率消耗变小或搅拌转速变慢消沫油因自动加油器失灵或人为加量过多沫油因自
培养时间
由此可见，在适合于菌生长及合成产物的环境条件下， 菌体本身具有一定的调节pH的能力，但是当外界条件变 化过于剧烈，菌体就失去了调节能力，培养液的pH就会 波动。
二、pH对发酵的影响P125
1、实例 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。
2、产物合成
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、菌体自溶阶段
随着养分的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨 基氮增加，致使pH又上升，此时菌体趋于自溶而代 谢活动终止。
pH值
培养过程中培 养液pH值的大 致变化趋势
二、溶解氧变化的规律
1、生物热Q生物 P121 在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物 质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用 于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代 谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式 散发出来，这散发出来的热就叫生物热。
生物热与发酵类型有关
X
生长 合成
四 环 素
pH
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
※三、发酵pH值的控制 P126
1、配制合适的培养基。基础料中若含有
玉米浆， pH 呈酸性，必须调节 pH 。若要控制 消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8
培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。
生物热的大小与呼吸作用强弱有关 在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢， 产生热量较少。 菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈， 菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注 意控制温度。 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶 系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐 渐减弱。
当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4
作业
发酵过程中可通过哪些方式调节控制pH值？
§3 氧的供需及对发酵的影响
P126
溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多 方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因素。 在28℃氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。 在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱 和度，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内 便耗竭，使溶氧成为限制因素。
3EI cos
E——额定电压 I——额定电流 cosφ——功率因素，1千瓦时＝860×4186.8焦耳
3、蒸发热Q蒸发
P96
通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸 发所需的热量叫蒸发热。此外，排气也会 带走部分热量叫显热Q显热，显热很小，一 般可以忽略不计。
4、辐射热Q辐射
P96
发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中 有部分热通过罐体向外辐射。 辐射热的大小取决于罐温与环境的温差。 冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发 酵热的5％。
微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多 一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2和水 好氧：产生287.2千焦耳热量， 183千焦耳转变为高能化合物
104.2千焦以热的形式释放
厌氧：产生22.6千焦耳热量， 9.6千焦耳转变为高能化合物
13千焦以热的形式释放
二个例子中转化为高能化合物分别为63.7％和42.6％
例如某味精厂50M3发酵罐发酵过程测定结果的 主要物质变化如表：
发酵时间（h）0～6
6～12
12～18
18～31
糖 谷氨酸
尿素 菌体 玉米浆
－37
－2.9 4.8 －2.4
－30.3 5.9
6.0 －3.0
－24.0 15.4
－6.0 1.2 －0.6
－41.7 23.9
发酵12～18小时的生物热为： Q生物＝24×159555.9＋0.6×12309.2＋6×10634.5 －1.2×20934－15.4×15449.3＝191098.1KJ/M3 191098.1÷6＝31849.7 每小时的生物热为31849.7KJ/M3
第六章 发酵过程控制 P118
发酵工艺控制
微生物生长最适环境条件的选择应根据菌种特性、 生产工艺要求而定 环境条件通常是指：温度、pH、渗透压、 O2 、
CO2含量等
代谢参数按性质分可分三类：
物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、 溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物 浓度、核酸量等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼 吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等
E——活化能
Kr——速率常数
Kr2 4.61lg K r1 E 1 1 T1 T2
K与温度有关 E越大温度变化对 K的影响越大
2、温度影响发酵方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四 环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素 能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提 高，温度达到350C时，金霉素的合成几乎停止， 只产生四环素。 温度还影响基质溶解度，氧在发酵液中的溶解 度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发 酵过程中的温度要严格控制。
五、发酵热的测定
1、用冷却水进出口温度差计算发酵热。 在工厂里，可以通过测量冷却水进出口的水温， 再从水表上得知每小时冷却水流量来计算发酵热。 Q发酵＝GCm(T出－T进) Cm——水的比热 G——冷却水流量
2、根据罐温上升速率来计算。 先自控，让发酵液达到某一温度，然后停止加热或 冷却，使罐温自然上升或下降，根据罐温变化的速 率计算出发酵热。
发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有 必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。 如四环素生长阶段280C，合成期260C，后期再升温； 黑曲霉生长370C，产糖化酶32～340C。 但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产 生菌生长30～320C，产酸34～370C。
最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。
如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体 代谢缓慢，发酵不正常。 如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染 菌。
此外培养基营养越丰富，生物热也越大。
2、搅拌热Q搅拌
P122
在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵 液作机械运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设 备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴 功率有关，可用下式计算： Q搅拌＝P×860×4186.8（焦耳/小时） P——搅拌轴功率 4186.8——机械能转变为热能的热功当量 电机功率P=
通用式发酵罐
作 业
举例说明，在生产中如何利用 温度进行微生物发酵的控制。
§2
发酵过程的pH控制 P124
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
四、最适温度的选择 p124
根据菌种及生长阶段选择 根据培养条件选择 根据菌生长情况
1、根据菌种及生长阶段选择 （1）根据菌种选择
微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要 求的温度范围也不同。
如：黑曲霉生长温度为370C，
谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～320C，
青霉菌生长温度为300C。
§1 温度对发酵的影响及 其调节控制 P121
一、发酵过程引起温度变化的因素 P121
产热因素：生物热（Q生物）、搅拌热（Q搅拌） 散热因素：蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）、显热（Q显）
（一）发酵热Q发酵
发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。
净热量：在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅 拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。 这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热 量。
pH 7.0 pH 效价
t 不调pH 调pH
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 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
一、描述微生物需氧的物理量
※呼吸强度：单位质量的干菌体在单位时间内所吸取
的氧量，QO2 ，表示微生物的绝对耗氧量。
※耗氧速率：单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，
r。 二者关系：呼吸强度表示微生物的绝对吸氧量，但当 培养液中有固体成分存在时，测定困难。用耗氧速率 表示。 r= QO2 c(X) c(X) 发酵液中菌体的浓度
3、根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物热的近似值。 因为热效应决定于系统的初态和终态，而与变化途径 无关，反应的热效应可以用燃烧值来计算，特别是有 机化合物，燃烧热可以直接测定。反应热效应等于反 应物的燃烧热总和减去生成物的燃烧热的总和。 ΔH＝∑（△H）反应物－∑（△H）产物
如谷氨酸发酵中主要物质的燃烧热为： 葡萄糖 159555.9KJ/Kg 谷氨酸 15449.3KJ/Kg 玉米浆 12309.2KJ/Kg 菌体 20934KJ/Kg 尿素 10634.5KJ/Kg
2、培养过程中加入非营养基质的酸碱调 节剂，如CaCO3 ，或具 有缓冲能力的试剂，如
磷酸缓冲液等
3、培养过程中加入基质性酸碱调节剂， 如氨水
4、加生理酸性或碱性盐基质，通过代 谢调pH
5、将pH控制与代谢调节结合，通过补料 来控制pH
在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补 料与调pH没有矛盾时采用补料调pH 如 （1）调节补糖速率，调节空气流量来调节pH (2)当NH2-N低，pH低时补氨水；
二、温度对生长的影响P122
三、温度对发酵的影响P123
温度影
发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有 一个最适温度。 从阿累尼乌斯方程式可以看到 dlnKr/dt=E/RT2
积分得
4.6 log K r 2 / K r1 E= 1 / T1 1 / T2
（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
（2）根据生长阶段选择
在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量 的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌 生长迅速； 在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长 中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可 以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和 核酸的正常途径关闭得比较严密，有利于产物合成。
2、根据培养条件选择
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低 些，溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利 用快，会使菌过早自溶。
3、根据菌生长情况选择
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长 慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜， 如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些， 以利于菌的生长。
31会逐步上升一旦菌体自溶溶氧就会明显地上升二溶氧异常的原因二溶氧异常的原因1引起溶氧异常下降的可能原因引起溶氧异常下降的可能原因1污染好气性杂菌消耗大量溶氧使溶氧在短时污染好气性杂菌消耗大量溶氧使溶氧在短时间内下降到零附近间内下降到零附近2菌体代谢发生异常现象需氧要求增加使溶氧菌体代谢发生异常现象需氧要求增加使溶氧下降下降3某些设备或工艺控制发生故障或变化也能引起某些设备或工艺控制发生故障或变化也能引起溶氧下降如搅拌功率消耗变小或搅拌转速变慢消溶氧下降如搅拌功率消耗变小或搅拌转速变慢消沫油因自动加油器失灵或人为加量过多沫油因自
培养时间
由此可见，在适合于菌生长及合成产物的环境条件下， 菌体本身具有一定的调节pH的能力，但是当外界条件变 化过于剧烈，菌体就失去了调节能力，培养液的pH就会 波动。
二、pH对发酵的影响P125
1、实例 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。
2、产物合成
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、菌体自溶阶段
随着养分的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨 基氮增加，致使pH又上升，此时菌体趋于自溶而代 谢活动终止。
pH值
培养过程中培 养液pH值的大 致变化趋势
二、溶解氧变化的规律