pH对发酵过程的影响与控制
pH值对微生物发酵的影响及其控制
pH值对微生物发酵的影响及其控制一、pH值对发酵的影响发酵培养基的pH值，对微生物生长具有非常明显的影响，也是影响发酵过程中各种酶活的重要因素。
pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面：①影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；②影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄；③影响培养基中某些组分的解离，进而微生物对这些成分的吸收；④pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。
培养基中营养物质的代谢，是引起pH值变化的主要原因，发酵液pH值的变化乃是菌体代谢的综合效果。
由于pH值不当，可能严重影响菌体的生长和产物的合成，因此对微生物发酵来说有各自的最适生长pH值和最适生产pH值。
各种不同的微生物，对pH值的要求不同。
多数微生物生长都有最适pH值范围及其变化的上下限：上限都在8.5左右，超过此上限，微生物将无法忍受而自溶；下限以酵母为最低(2.5)。
但菌体内的pH值一般认为是中性附近。
pH值对产物的合成有明显的影响，因为菌体生长和产物合成都是酶反应的结果，仅仅是酶的种类不同而已，因此代谢产物的合成也有自己最适的pH值范围，如合成青霉素的最适pH值范围为6.5～6.8。
这两种pH值的范围对发酵控制来说都是很重要的参数。
另外，pH值还会影响某些霉菌的形态。
一般认为，细胞内的H＋或OH－能影响酶蛋白的解离度和电荷情况，改变酶的结构和功能，引起酶活性的改变。
但培养基的H＋或OH－并不是直接作用在胞内酶蛋白上，而是首先作用在胞外的弱酸(或弱碱)上，使之成为易于透过细胞膜的分子状态的弱酸(或弱碱)，它们进入细胞后，再行解离，产生H＋或OH－，改变胞内原先存在的中性状态，进而影响酶的结构和活性。
所以培养基中H＋或OH－是通过间接作用来产生影响的。
pH值还影响菌体对基质的利用速率和细胞的结构，影响菌体的生长和产物的合成。
发酵过程中ph的控制方法
发酵过程中ph的控制方法发酵过程中pH的控制方法摘要:发酵是生物反应过程中的重要步骤,其成功与否与pH的控制密切相关。
本文将介绍发酵过程中pH的控制方法,包括pH调节剂的使用、pH测量和调节、发酵条件的变化等。
同时,还将探讨pH对发酵过程中各种生物反应的影响,以及如何优化发酵过程pH的控制,以提高发酵效率。
关键词:发酵,pH控制,生物反应,优化正文:1. 发酵过程中pH的控制方法在发酵过程中,pH的控制对于发酵的成功至关重要。
pH的控制可以影响发酵过程中的各种生物反应,包括酶活性、代谢途径、微生物生长等。
以下是几种常见的pH控制方法:(1)pH调节剂的使用pH调节剂是一种可以控制发酵反应pH的药物或化学物质。
常用的pH调节剂包括酸、碱、缓冲剂等。
例如,在葡萄糖发酵过程中,使用pH调节剂可以降低反应液的pH值,抑制酵母的发酵反应。
(2)pH测量和调节pH测量是控制发酵过程中pH值的重要手段。
常用的pH测量方法包括电泳法、pH计等。
pH计是一种常用的pH测量方法,可以实时测量发酵反应液的pH 值,并及时进行调整。
(3)发酵条件的变化发酵条件的变化也可以影响发酵过程中pH的控制。
例如,在发酵过程中可以通过调整温度、氧气浓度、温度控制等方法来改变pH值,以优化发酵过程。
2. pH对发酵过程中生物反应的影响pH的控制对于发酵过程中的生物反应具有重要影响。
不同的微生物对不同的pH值有不同的适应性,因此在发酵过程中需要根据微生物的适应性来调整pH 值。
此外,pH的控制还可以影响发酵过程中的代谢途径和微生物生长。
3. 优化发酵过程pH的控制优化发酵过程pH的控制是提高发酵效率的重要手段。
在发酵过程中,可以根据微生物的适应性来调整pH值,以优化发酵过程。
同时,还可以通过调整发酵条件来改变pH值,以优化发酵过程。
结论:发酵过程中pH的控制对于发酵的成功至关重要。
pH的控制可以影响发酵过程中的各种生物反应,包括酶活性、代谢途径、微生物生长等。
发酵过程的影响因素与调控方法
发酵过程的影响因素与调控方法发酵过程是一种将有机物质转化成发酵产物的过程。
在发酵过程中，微生物通过各种代谢途径将有机物质分解成气体、酒精、醋酸和有机酸等产物。
发酵过程的影响因素有很多，如温度、pH值、氧气、营养物质等，这些因素对发酵产物的种类和数量有着重要的影响。
为了调控发酵过程，提高发酵产物的产率和质量，人们采取了一系列调控方法。
首先，温度是影响发酵过程的重要因素之一。
温度的升高可以促进微生物的代谢活动，从而加快发酵速度。
一般来说，每增加10℃，微生物的代谢速率就会增加一倍。
但是，过高的温度会使微生物遭受热破坏，影响发酵过程。
因此，在控制发酵过程中，要根据具体的微生物种类选择合适的发酵温度。
其次，pH值也是影响发酵过程的关键因素之一。
不同的微生物对pH值有不同的适应范围。
对于大多数微生物来说，酸性条件（pH<6）是最适宜的发酵环境。
微生物的代谢活动会产生一些有机酸，导致环境的酸化。
酸性环境对微生物的生长有抑制作用，从而调节微生物种群结构，影响发酵产物的种类和数量。
因此，在发酵过程中，要根据微生物种类和发酵产物的要求调节pH值。
此外，氧气的存在也会影响发酵过程。
氧气是微生物呼吸和代谢的必需物质之一，但在一些发酵过程中，过多的氧气会削弱或抑制微生物的代谢活动，从而影响发酵效果。
因此，在一些发酵过程中，需要通过控制发酵容器的通气速率或使用无氧条件来调节氧气的浓度，以达到最佳的发酵效果。
最后，营养物质也是影响发酵过程的关键因素。
微生物的生长和代谢活动需要各种营养物质，如糖类、氨基酸、维生素等。
不同的发酵产物对营养物质的需求有所不同，因此，在发酵过程中，要根据不同的微生物和发酵目标选择适宜的营养物质组成和浓度。
为了调控发酵过程，提高发酵产物的产率和质量，人们采取了一系列的调控方法。
首先，可以通过控制发酵温度和pH值来调节微生物的生长和代谢活动，从而影响发酵产物的种类和数量。
其次，可以通过调节发酵容器的通气速率或使用无氧条件来控制氧气的浓度，以调节微生物的代谢途径和产物生成途径。
09.2 发酵过程pH控制
7
5）pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响 pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响
X
生长 合 成
四 环 素
பைடு நூலகம்
pH
pH对菌体生长影响比产物合成影响小 对菌体生长影响比产物合成影响小
放线菌金色链丛菌
8
3、发酵过程pH变化及其原因 发酵过程pH变化及其原因 pH 3.1发酵过程中pH值的变化一般规律 3.1发酵过程中pH值的变化一般规律 发酵过程中pH 1.在微生物细胞的生长阶段: 1.在微生物细胞的生长阶段: 在微生物细胞的生长阶段 初期:接种后到孢子萌发, 初期:接种后到孢子萌发,因碳氮源代谢水平比较低 , pH一般可维持不变,或者由于添加了CaCO3而略有上升 pH一般可维持不变,或者由于添加了CaCO 一般可维持不变 。 快速生长期：pH值变化较大，因菌种及培养基不同 快速生长期：pH值变化较大， 值变化较大 而上升或下降 2.在生产阶段，一般发酵液的pH值趋于稳定，维持在适 2.在生产阶段，一般发酵液的pH值趋于稳定， 在生产阶段 pH值趋于稳定 合产物形成的pH范围。 pH范围 合产物形成的pH范围。 3.在微生物细胞自溶阶段,养分的耗尽，菌体蛋白酶的 3.在微生物细胞自溶阶段,养分的耗尽， 在微生物细胞自溶阶段 9 活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH又上升。 pH又上升 活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH又上升。
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在生产上，主要的过程控制方法有： 在生产上，主要的过程控制方法有： ①添加CaCO3：当用NH4+盐作为氮源时，可在培养 添加CaCO3 当用NH4+盐作为氮源时， CaCO3： NH4+盐作为氮源时 基中加入CaCO3 用于中和NH4+被吸收后剩余的酸. CaCO3， NH4+被吸收后剩余的酸 基中加入CaCO3，用于中和NH4+被吸收后剩余的酸. ②氨水流加法：氨水可以中和发酵中产生的酸，且 氨水流加法：氨水可以中和发酵中产生的酸， NH4+可作为氮源 供给菌体营养. 可作为氮源， NH4+可作为氮源，供给菌体营养.通氨一般是使压缩 氨气或工业用氨水(浓度20 左右) 20％ 氨气或工业用氨水(浓度20％左右)，采用少量间歇 添加或连续自动流加， 添加或连续自动流加，可避免一次加入过多造成局 部偏碱。氨极易和铜反应产生毒性物质， 部偏碱。氨极易和铜反应产生毒性物质，对发酵产 生影响，故需避免使用铜制的通氨设备。 生影响，故需避免使用铜制的通氨设备。
有机肥发酵ph趋势
有机肥发酵ph趋势有机肥发酵是一种常见的肥料生产方法，通过微生物的作用，将有机物质分解转化为植物所需的养分。
发酵的过程中，pH值起着重要的作用，它会影响到有机肥的质量和养分释放速度。
本文将详细介绍有机肥发酵过程中的pH趋势及其影响因素。
一、有机肥发酵的pH趋势在有机肥的发酵过程中，pH值一般会经历以下几个阶段的变化：酸性阶段、中性阶段和碱性阶段。
1. 酸性阶段：刚开始发酵时，有机物中的糖类会被微生物迅速分解产生有机酸，如乳酸、醋酸等。
这些有机酸的产生导致发酵堆体呈酸性环境，pH 值通常在4-6之间。
酸性环境有利于抑制有害微生物的生长，同时也可以促进有机物的分解。
2. 中性阶段：随着有机物的分解，有机酸逐渐减少，而产生的氨基酸和氨等物质会使堆体中的pH值逐渐上升。
当pH值接近中性（约为6.5-7）时，堆体进入中性阶段。
在中性环境中，有机物的分解速度相对较慢，但养分的损失也较少。
3. 碱性阶段：当有机物的分解接近尾声时，堆体中产生的氨等碱性物质会进一步提高pH值，使其超过7。
此时，堆体呈碱性环境，有机物的分解速度会进一步减缓。
过高的pH值也会导致一些养分的损失，因此需要适时进行调节。
二、pH趋势的影响因素有机肥发酵过程中的pH值受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 原料的性质：不同种类的有机原料在发酵过程中产生的酸碱度不同，从而影响到整个堆体的pH趋势。
例如，果皮、秸秆等碱性物质较多的原料容易使pH值升高。
2. 水分含量：适宜的水分含量对有机肥的发酵过程至关重要。
过高或过低的水分含量都会影响堆体内部的氧气和有机物质的分布，进而影响到pH 值的变化。
3. 通风条件：良好的通风条件能够有效地调控堆体内的氧气和二氧化碳的含量，有助于维持适宜的pH值。
不良的通风条件会导致堆体发生缺氧现象，进而影响到发酵过程中的pH趋势。
4. 微生物的作用：微生物在有机肥的发酵过程中起着关键的作用。
它们分解有机物质产生酸碱性物质，从而影响到堆体的pH值。
简明微生物工程_7.1发酵工艺控制-温度、pH
（3）、生物参数
a．菌丝形态
丝状菌发酵过程中菌丝形态的改变是生化代谢 变化的反映。一般都以菌丝形态作为衡量种子质 量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和 决定发酵周期的依据之一。
b．菌体浓度
菌体浓度的大小和变化速度对菌体的生化反应 都有影响。在生产上，常常根据菌体浓度来决定 适合的补料量和供氧量，以保证生产达到预期的 水平。
影响发酵温度的因素：发酵热（续）
②、搅拌热(Q搅拌)
• 主要来源：液体之间、液体与搅拌器等设备之间 的摩擦产生。搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下 式计 Q搅拌＝P/V*3600 拌功率，(kW/m3)； (kJ／h)
• 式中：P/V——通气条件下，单位体积发酵液搅 3600——机械能转变为热能的热功当量，
②通过罐温度的自动控制，先使罐温达到恒定，再 关闭自控装置，测量温度随时间上升的速率，按下
式求出发酵热：
Q发酵 = (m1cl +m2c2)*S
其中： m1 ——发酵液的质量，kg; cl ——发酵液的比热，kJ/(kg*º C)； m2 ——发酵罐的质量，kg； c2 ——发酵液的比热, kJ/(kg*º C) ； S —— 温度上升速率, º C/h。
代谢参数按性质可分为三类： （1）:物理参数 温度（℃） 压力（Pa） 搅拌转速(r/min) 搅拌功率（kW） 空气流量（V/(V· min)） 粘度（Pa· s 或kg.s/m2） 浊度（％） 料液流量（L／min）.
（2）、化学参数
1．pH（酸碱度） 2．基质浓度（g或mg％） 3．溶解氧浓度（ppm或饱和度，％） 4．氧化还原电位（mV） 5．产物的浓度（μg（u）／ml） 6. 废气中的氧浓度（Pa） 7. 废气中的CO2浓度（％） 细胞生物活性的其它化学参数：如NAD－ NADH体系、ATP－ADP－AMP体系、 DNA、RNA、生物合成的关键酶等
发酵pH值的控制
发酵pH值的控制一、pH值对菌体生长和代谢产物形成的影响pH表示溶液氢离子浓度的负对数，纯水的[H+]浓度是10-7mol/L，因此pH为7，pH ＞7呈碱性，pH＜7呈酸性，pH值差1时，其[H+]浓度就相差10倍。
微生物生长的pH范围很广，大多数在pH5～9之间，与温度对微生物的影响相似，微生物活动的pH范围也存在最高、最适、最低三基点，其对味生物的影响主要是影响微生物活动环境的离子强度、细胞膜的透性及膜上的带电性和氧化-还原电位、酶活性。
根据不同微生物生长的最适pH不同，可将微生物分为嗜酸性、嗜碱性、嗜中性微生物；同种微生物的生长最适pH和产物积累pH往往不一致，青霉菌生长的最适pH为6.5～7.2，而青霉素合成的最适pH为6.2～6.8；即使在产物积累阶段，由于pH值不同，也可能会得到不同的发酵产物，如黑曲霉在酸性（pH2～3）时，进行柠檬酸发酵，而在接近中性时，则进行草酸发酵。
二、发酵过程中pH值的调节及控制在发酵过程中，发酵液的pH随着微生物活动而不断变化，为提供菌体适宜的生长或产物积累的pH值，需要对发酵生产过程各阶段的pH值实施控监控，实际生产中，从以下几个方面进行：（一）调整培养基组分：适当调整C/N比，使盐类与碳源配比平衡，一般情况：C/N 高时（真菌培养基），pH降低；C/N低时（一般细菌），经过发酵后，pH上升。
（二）在发酵过程中进行控制，根据发酵液pH值的变化，进行相应控制，如过酸时，可加入NaOH、Na2CO3等碱性物质进行中和或流加尿素、蛋白质、提高通风量等；过碱时加H2SO4、HCl或流加糖类、乳酸，降低通风量等措施，具体应根据发酵生产实际灵活掌握，在生产上，主要的过程控制方法有：①添加CaCO3：当用NH4+盐作为氮源时，可在培养基中加入CaCO3，用于中和NH4+被吸收后剩余的酸，但在操作中应注意控制染菌危险。
②氨水流加法：氨水作为一种碱，可以中和发酵中产生的酸，且NH4+可作为氮源，供给菌体营养，在操作上应采用少量多次流加的方法，避免对发酵pH引起剧烈波动。
发酵工艺的过程控制
发酵工艺的过程控制引言发酵工艺是一种将有机物质通过微生物的作用转化为需要的产物的过程。
在发酵过程中，微生物通过吸收养分、产生代谢产物和释放能量，完成了物质的转化。
为了保证发酵过程的高效和稳定，控制发酵过程至关重要。
本文将介绍发酵工艺的过程控制，包括控制参数和控制策略。
1. 发酵过程的控制参数发酵过程的控制参数是指影响发酵过程的参数，包括温度、pH值、溶氧量、搅拌速度、发酵菌种等等。
这些控制参数对于发酵过程的高效和稳定起到了重要的作用。
1.温度：发酵过程中适宜的温度可以促进微生物的生长和代谢活动。
不同的发酵过程需要不同的温度，一般在微生物的最适生长温度附近，通常在25-42摄氏度之间。
2.pH值：发酵过程中的pH值对微生物的生长和代谢活动有重要影响。
不同的微生物对于pH值的需求不同，一般在微生物最适生长pH值的附近维持。
3.溶氧量：溶氧量是指发酵液中的氧气饱和度。
微生物在发酵过程中需要氧气进行呼吸和代谢活动。
合适的溶氧量可以提高发酵效率和产物质量。
4.搅拌速度：搅拌速度对于发酵液中的微生物的分散性和氧气气液传递有着重要影响。
适当的搅拌速度可以保证发酵液中的微生物充分接触营养物质和氧气。
5.发酵菌种：选择适宜的发酵菌种对于发酵过程的控制至关重要。
合适的发酵菌种应具备高发酵活力、产物合成能力和抗污染能力。
2. 发酵过程的控制策略为了实现对发酵过程的有效控制，需要采取相应的控制策略。
以下是几种常见的发酵过程控制策略。
1.反馈控制：反馈控制是根据实时的监测数据对发酵过程进行调节。
通过监测发酵过程中的温度、pH值、溶氧量等参数，将实际参数与设定值进行比较，根据误差进行反馈调整，以维持发酵过程的稳定性。
2.前馈控制：前馈控制是根据预期的发酵过程需求提前对控制参数进行调整。
通过事先设定好的控制策略，根据发酵过程中的状态进行预测和计算，提前对控制参数进行调整，以达到预期的控制效果。
3.比例积分控制：比例积分控制是通过调整控制器的比例参数和积分参数来改变控制器的工作方式。
发酵过程中ph的控制方法
发酵过程中ph的控制方法发酵过程中pH的控制方法引言：发酵是一种广泛应用于食品、饮料、药品等领域的生物技术。
在发酵过程中，pH的控制是非常重要的，它直接影响到微生物的生长和代谢，进而影响发酵的结果。
本文将介绍几种常见的发酵过程中pH 的控制方法。
一、选择合适的发酵菌种不同的微生物对pH的适应范围有所差异，因此选择合适的发酵菌种是pH控制的第一步。
一般来说，酸性发酵适合选择耐酸菌，碱性发酵适合选择耐碱菌，中性发酵适合选择耐中性菌。
这样可以使发酵过程中的pH变化幅度较小，有利于控制。
二、添加缓冲剂缓冲剂可以稳定发酵过程中的pH值，减少pH的波动。
常用的缓冲剂有磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐等。
选择合适的缓冲剂需要考虑其溶解性、稳定性以及对微生物生长的影响。
三、调节进料pH在发酵过程中，可以通过调节进料的pH来控制整个发酵过程中的pH。
例如，当发酵过程中pH偏高时，可以将进料的pH调低；当pH偏低时，可以将进料的pH调高。
这样可以及时纠正发酵过程中的pH变化，保持其在适宜范围内。
四、加入酸碱调节剂当发酵过程中pH出现剧烈波动时，可以通过加入酸碱调节剂来控制pH的变化。
常用的酸碱调节剂有盐酸、氢氧化钠等。
需要注意的是，加入酸碱调节剂时应该适量，避免过量造成pH的剧烈变化。
五、使用自动控制系统为了更好地控制发酵过程中的pH，可以采用自动控制系统。
该系统可以通过传感器实时监测发酵液的pH值，然后根据设定值自动调节进料的pH或加入酸碱调节剂的量。
这样可以实现对pH的精确控制，提高发酵过程的稳定性和效率。
六、控制通气速率发酵过程中的通气速率对pH的控制也有一定影响。
当通气速率过高时，会导致发酵液中二氧化碳的积累，使pH下降；当通气速率过低时，会导致发酵液中氧气不足，使pH上升。
因此，需要根据具体的发酵过程调整通气速率，使其适合微生物的生长和代谢要求。
七、监测和调整发酵过程中的其他因素除了pH，发酵过程中还有其他因素也会对微生物的生长和代谢产生影响，进而影响pH的变化。
第四篇 第三章发酵过程的pH控制
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，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1、pH对发酵的影响（1）pH影响酶的活性（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。
2、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响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pH5.8~6.03、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热凝胶产生不同阶段pH的考察试验两阶段的最适pH，见表稳定期随着pH降低，糖耗速率增加，生物量增加，但产物合成速率在pH5.6时达到最高。
说明当pH小于5.6以后微生物消耗的糖并非用于合成热凝胶，而是合成菌体。
三、pH的控制1、调节好基础料的pH。
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6.5~6.82、在基础料中加入维持pH的物质，如CaCO3 ，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等3、通过补料调节pH在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。
发酵培养基最适ph的作用
发酵培养基最适ph的作用在发酵培养基的制备过程中，pH值的调节是一项至关重要的环节。
最适pH值对于发酵过程的影响主要体现在维持酶的活性、保证营养物质的吸收、防止有害物质产生、促进细胞生长以及调节代谢途径等方面。
本文将详细介绍这些作用。
1.维持酶的活性酶是一种活性蛋白质，其活性的发挥对于pH值的要求较为严格。
在发酵培养基中，酶的活性只有在合适的pH值条件下才能得到维持，进而保证发酵效率。
例如，一些酶在酸性条件下活性较高，而另一些则在中性或碱性条件下更为活跃。
通过调节培养基的pH值，可以确保发酵过程中酶的活性处于最佳状态，从而提高产物生成速率。
2.保证营养物质的吸收发酵培养基中的营养物质需要在一定的pH值下才能被充分吸收利用。
改变培养基的pH值会严重影响营养物质的吸收率。
例如，一些氨基酸、维生素和矿物质在特定pH值下才能保持稳定，利于微生物吸收。
此外，pH值也会影响细胞膜的通透性，进而影响营养物质的转运。
因此，合适的pH值对于保证微生物在发酵过程中获得充足的营养物质是至关重要的。
3.防止有害物质产生在发酵过程中，会产生一些有害物质，如乙醇、有机酸等。
这些物质在浓度过高时会对微生物的生长和产物的生成造成不利影响。
最适pH值可以抑制有害物质的产生，保证发酵的安全性。
例如，通过将pH值控制在酸性范围，可以降低乙醇的产生并增加乳酸的产量。
相反，碱性条件则有利于乙醇的产生而抑制乳酸的形成。
因此，合适的pH值对于防止有害物质产生和促进有益代谢产物的合成具有重要意义。
4.促进细胞生长细胞是发酵培养基中的重要组成部分，其生长状态直接关系到产物的生成和发酵效率。
最适pH值可以促进细胞生长，提高细胞活力和代谢率。
例如，一些微生物在酸性条件下生长较好，而另一些则在中性或碱性条件下更活跃。
通过调节培养基的pH值，可以创造适宜的生长环境，促进细胞的增殖和代谢活动，从而提高发酵效率。
5.调节代谢途径代谢途径是影响发酵培养基质量的关键因素之一。
发酵技术中的PH控制
发酵技术中的PH控制1 pH值对菌体生长和代谢产物形成的影响pH表示溶液氢离子浓度的负对数，纯水的[H+]浓度是10-7mol/L，因此pH为7，pH ＞7呈碱性，pH＜7呈酸性，pH值差1时，其[H+]浓度就相差10倍。
最高、最适、最低三基点，主要是影响微生物活动环境的离子强度、细胞膜的透性及膜上的带电性和氧化-还原电位、酶活性。
❖不同种类微生物，对pH要求不同；❖酵母：pH 3.8－6.0❖细菌：pH 6.5－7.5❖霉菌：pH 4.0－5.8❖放线菌：pH 6.5－8.0同种微生物对pH变化的反映不同。
如，石油代蜡酵母pH 3.5－5.0 生长良好，不易染菌；pH >5.0时，易染细菌；pH <3.0时，生长受抑制，易自溶；❖pH不同，微生物代谢产物不同。
❖❖pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响❖❖微生物生长和发酵的最适宜pH可能不同。
❖❖影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；❖影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄；❖影响培养基中某些组分的解离，进而微生物对这些成分的吸收；❖pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。
❖影响氧的溶解和氧化还原电势的高低；❖pH值影响孢子发芽；举例：❖影响菌体的生长：产黄曲霉的细胞壁的厚度就随pH值的增加而减小：其菌丝直径在pH6.0时为2～3 μm；pH7.4时为2～18 μm，并呈膨胀酵母状；pH值下降后菌丝形态又会恢复正常。
❖影响产物合成：合成青霉素的最适pH值范围为6.5～6.8。
❖影响产物稳定性：β-内酰胺抗生素沙纳霉素的发酵中，pH在6.7～7.5之间时抗生素的产量相近，高于或低于这个范围，合成受到抑制。
在这个pH值范围内，沙纳霉素的稳定性未受到严重影响；但pH>7.5时，稳定性下降，半衰期缩短，发酵单位也下降。
环境因素对发酵过程的影响及对策
环境因素对发酵过程的影响及对策环境因素对发酵过程的影响及对策在发酵过程中，环境因素扮演着关键的角色。
不恰当的环境条件可能会影响到发酵过程的效果和质量。
因此，为了获得理想的发酵结果，我们必须了解环境因素对发酵过程的影响，并采取相应的对策。
首先，温度是影响发酵过程的重要因素之一。
温度过高或过低都会对发酵产生负面影响。
在温度过高的情况下，酵母菌或其他微生物可能会被杀死，从而导致发酵失败。
相反，温度过低则会抑制微生物的活动，使发酵过程变得缓慢。
因此，我们需要根据发酵物质的特性选择适宜的温度，并确保温度的稳定性。
可以使用恒温器或者保温设备来控制发酵容器的温度，确保其在适宜的范围内。
其次，pH值是另一个影响发酵过程的重要因素。
不同的微生物在不同的pH条件下才能进行正常的发酵。
如果pH值偏离了微生物所需的范围，它们可能会受到抑制或杀死。
因此，在进行发酵过程之前，我们需要测试并调整发酵物质的pH值，使其适应微生物的需求。
如果pH值过高或过低，可以使用一些pH调节剂，如酸或碱性物质，来进行调整。
此外，氧气含量也会对发酵过程产生影响。
有些微生物是厌氧菌，它们在缺氧条件下进行发酵；而另一些微生物是好氧菌，它们需要充足的氧气才能进行发酵。
因此，在进行发酵过程时，需要根据微生物的需求提供适当的氧气含量。
可以通过控制发酵容器的通风或使用搅拌设备来调节氧气的供应。
最后，发酵过程中的其他环境因素，如湿度、营养物质的含量和微生物的种类等，也会对发酵过程产生影响。
适当的湿度可以促进微生物的生长和代谢，而过高或过低的湿度则可能导致微生物受到压抑或死亡。
此外，发酵物质中的营养物质含量也应根据微生物的需求进行调整，以确保它们有足够的能量和营养物质来进行发酵。
同时，选择适合的微生物种类也是非常重要的，不同的微生物对环境因素的要求有所不同。
综上所述，环境因素对发酵过程产生着重要的影响。
为了获得理想的发酵结果，我们需要了解并控制温度、pH值、氧气含量以及其他环境因素。
6发酵工艺控制及微生物反应动力学自学习题1
6发酵⼯艺控制及微⽣物反应动⼒学⾃学习题1温度对发酵过程的影响及其控制（三组）1、说说温度和微⽣物⽣长的关系？及温度对发酵⽣产的影响有哪些？（周超）答：⼀⽅⾯随着温度的上升，细胞中依靠酶的⽣物化学反应速率加快，导致微⽣物⽣长速度加快；另⼀⽅⾯，组成细胞的物质如蛋⽩质、核酸等都对温度较敏感，随着温度的升⾼，这些物质的⽴体结构受到破坏，使得依靠酶的化学反应失活，从⽽引起微⽣物⽣长的抑制，甚⾄死亡。
因此只在⼀定的温度范围内，微⽣物的代谢活动和⽣长繁殖才随着温度的上升⽽增加。
温度上升到⼀定程度，开始对微⽣物产⽣不良影响，如果温度继续升⾼，微⽣物细胞功能急骤下降以致死亡。
温度可以影响发酵⽣产中的菌⽣长速率、呼吸强度、产物的⽣成率。
2、举例说说温度影响到微⽣物细胞的⽣物合成⽅向？（周超）答：例如，在四环类抗⽣素发酵中，⾦⾊链丝菌能同时产⽣四环素和⾦霉素，在低于30℃时，它合成⾦霉素的能⼒较强。
随着温度的提⾼，合成四环素的⽐例提⾼。
当温度超过35℃时，⾦霉素的合成⼏乎停⽌，只产⽣四环素。
3、温度可影响培养液的哪些物理性质？举例说明。
（周超）答：温度可以改变发酵液的物理性质，使其中的基质发⽣变化，在发酵⽣产中，温度对所需要的产物建⽴在发酵液上，温度偏低，影响微⽣物的繁殖；偏⾼，影响其代谢⽣长。
例如，温度对氧在发酵液中的溶解度就有很⼤的影响，随着温度的升⾼，⽓体在溶液中的溶解度减⼩，氧的传递速率也会改变。
4、说说温度对细胞内酶的影响？（周超）答：不同的酶的最适温度不同。
在低于其最适温度时，细胞内的代谢速率减慢，酶活性降低，但其基本空间结构不改变；在⾼于其最适温度时，随着温度的不断升⾼，细胞内的代谢加快，酶的供应更⼤，但酶的空间构象改变，失去其活性，可能使细胞内的某些代谢途径改变，最终死亡。
5、什么是发酵热？它由⼏部分组成？并说出它们的来源？（周超）答：发酵热即发酵过程中释放的出来的净热量。
它由五部分构成；⽣物热，即微⽣物在⽣长繁殖过程中，本⾝产⽣的⼤量热，其中微⽣物进⼊对数期以后就产⽣⼤量的⽣物热，与呼吸强度、培养基成分相关；搅拌热，顾名思义即发酵罐搅拌带动液体做机械运动，造成液体之间、液体与设备之间发⽣摩擦；蒸发热是随发酵罐排出的尾⽓带⾛的⽔蒸发的热量，其温度和湿度随控制条件和季节的不同⽽各异，⽔的蒸发以及排出的⽓体还夹带着部分显热散失到外界；显热，由于空⽓、⽔分的改变使得发酵液中的温度改变；辐射热，因罐内外温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射，辐射热在⼀年四季是不同的，冬天影响⼤些，夏天影响⼩些。
第六章 发酵条件及过程控制
第六章发酵条件及过程控制发酵是一个非常复杂的生物化学变化过程。
受很多环境条件的影响，除了培养基等化学因素影响外，还要受pH、温度、氧气、泡沫及杂菌（及噬菌体）污染等物理和生物因素的影响，而这些因素的影响往往是相互联系，相互影响，同时也是动态的。
人们就是通过观察和控制这些工艺条件，从而控制和完成发酵过程。
第一节发酵过程中PH的变化与控制第二节发酵过程中温度的影响与控制第三节发酵过程中溶解氧的影响与控制第四节发酵过程中泡沫的形成与控制第五节发酵过程中中间补料第一节发酵过程中PH的变化与控制不同种类的微生物对pH的要求是不同的。
不同的发酵阶段往往最适的pH也不同。
在不同的pH 培养基中，其代谢产物往往也不完全相同，在生产中通过调节pH值范围，也可以达到抑制杂菌的生长。
pH值在发酵过程中是一个很敏感的因素，因此，要严格控制和调节。
一、pH对发酵过程的影响pH对发酵过程的影响主要表现在下面几个方面：1、pH值影响酶的活性2、pH值影响微生物细胞膜可带电荷的状况3、pH值影响培养基中某些营养物质的分解或微生物中间产物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用4、pH值可以改变培养基的氧化还原条件二、影响pH变化的因素1、菌种的特性2、培养基的配比3、发酵条件三、关于发酵过程中pH的调节在实际生产中，调节和控制发酵液pH值的方法应根据具体情况加以选择。
常用的方法：1、调节培养基的原始pH值；2、在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节，从而合理地控制发酵条件；3、通过补料进行调节；4、通过加入碳酸钙进行调节（仅在用生理酸性铉盐做氮源时，现在用的不多。
）；5、通过流加氨水方法调节（既调节pH又提供氮源。
通常采用自动控制连续流加）；6、通过流加尿素调节pH值（有规律性可控制）。
味精厂普遍采用。
第二节发酵过程中温度的影响与控制温度是影响微生物生长和代谢活动的重要因素，严格保持菌种的生长繁殖和生物合成所需要的最适温度，对稳定发酵过程，缩短发酵周期，提高产量，有着重要的意义。
高效发酵技术的控制与优化方法
高效发酵技术的控制与优化方法发酵技术是一种将有机物质转化成其他产品的生物技术。
在各个行业中都有广泛的应用，例如食品工业、制药工业、酒类工业等。
随着生物技术的发展，人们对发酵技术进行了深入研究和探索。
如何掌握高效发酵技术的控制与优化方法成为了发酵技术工作者关注的重要问题。
本文将详细探讨高效发酵技术的控制与优化方法。
一、发酵过程中影响因素发酵过程中影响发酵效果的因素有很多，其中最为重要的是温度、pH值、氧气供应和酵母菌菌株等。
发酵过程的微生物和环境是相互作用的，因此其水平的掌握和确定对于发酵的成功非常重要。
在发酵过程中，菌株的选择首先依据生产对象的需求。
例如，对于啤酒酿制而言，酵母菌的选择是非常重要的。
温度、pH值和氧气供应的选择是根据不同的酵母菌菌株和生产对象的需求而定。
因此，发酵过程中的各项参数的控制对于微生物代谢、菌落增长、产物分泌等增量过程具有显著的影响。
二、发酵过程中的温度控制温度是影响发酵过程的重要因素之一。
温度的设定应具有较大的实践意义。
该温度因素包括培养温度、发酵温度、降温过程中的温度控制因素。
通常，菌株生长的最适温度逐渐增加，然后维持在一个平稳的温度下，这可以是菌株的生长速度和其产物效率得到最大化。
在发酵过程中，菌体的温度控制是一个复杂的过程，因为它受到许多因素的影响。
这些因素包括反应速率、产物选择、菌株代谢的不同阶段，以及过量补充的水分和废物等。
温度的控制对于这个过程是非常重要的，设定温度的标准应该是根据菌株的生长需求和生产对象的要求。
三、发酵过程中的 pH 值控制在发酵过程中，pH 值是影响反应的另一个重要因素。
酸碱度的增加或减少会影响微生物代谢，因此，pH 值调整对于发酵效果的影响非常大。
酸碱度越大，微生物线性比例就越低，某些细菌会死亡，同时造成产物的制造效率下降。
这也就是为什么在发酵过程中，pH 值的控制非常重要。
pH 值的控制是一个十分微妙和复杂的问题。
通常在发酵过程中，需要测量反应液的 pH 值和生产物的 pH 值以便于控制。
发酵工艺参数的优化与控制方法
发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺是一种利用微生物在特定条件下生产有机化合物的生物过程。
发酵工艺参数（如温度、pH值、搅拌速度等）的优化与控制对于提高发酵生产效率和产品质量至关重要。
本文将介绍一些常用的发酵工艺参数优化与控制方法，以帮助提高发酵工艺的效果。
一、温度的优化与控制温度是影响发酵过程的最重要参数之一。
一般来说，微生物的生长速率随温度的升高而增加，但过高的温度可能导致微生物的死亡或产物的变性。
因此，需要对发酵过程中的温度进行优化和控制。
在发酵过程中，通过调节发酵罐中的冷却塞温度来控制温度。
使用前馈控制或反馈控制方法，根据温度传感器和控制器的反馈信号，调节冷却塞的开度，使温度保持在设定的范围内。
此外，还可以使用嵌入式感应器和自动化控制系统来监测和调节传热器和冷却系统的性能，以保持发酵温度的稳定。
在优化发酵温度方面，可以通过实验方法来确定最佳生产温度。
首先，将发酵基质分为若干等温区域，分别在不同温度下进行发酵实验。
然后，通过测量发酵产物的产量和质量，寻找最佳生产温度。
二、pH值的优化与控制pH值是指发酵基质中的酸碱性程度。
微生物的生长和产物合成受到pH值的影响，因此对发酵过程中的pH值进行控制和优化是非常重要的。
在发酵过程中，通过添加酸碱调节剂或纯化酶来控制pH值。
具体来说，可以使用酶法或电极法来测量发酵基质中的氢离子浓度，然后根据测量结果调节酸碱调节剂的加入量，以维持合适的pH值范围。
此外，还可以使用自动化控制系统来监测和调节pH探头和酸碱调节剂的性能，以保持发酵过程中pH值的稳定。
在优化发酵pH值方面，可以通过实验方法来确定最佳生产pH。
首先，在不同pH条件下进行发酵实验，测量产物的产量和质量，然后比较不同pH条件下的发酵效果，找到最佳生产pH条件。
三、搅拌速度的优化与控制搅拌速度是指在发酵过程中搅拌器的转速。
适当的搅拌可以帮助提高溶解氧和基质传质，促进微生物的生长和产物的合成。
发酵的影响因素--pH
3.pH的调节与控制方法
3、直接加酸加碱；加生理酸性盐或碱性盐； 少量多次的流加方法进行流加。
4、其他：多加油、糖；空气流量等方法。
目前已有适合于发酵过程pH值的测量的电极，连续测量并记 录pH值的变化，用于控制和监测发酵pH值 。
思考题
1 发酵时，影响pH的因素有哪些？ 2 发酵时，如何调整溶液pH值？
PH值 2-3 近中性
酸性
7.0-8.0
发酵产物 柠檬酸 草酸
谷氨酰胺和N-乙 酰谷氨酰胺
谷氨酸
3. pH的调节与控制方法
3.pH的调节与控制方法
1、选择适当的培养基成分和配比，有些成分可在中间补料时补充 调节。如：缓冲溶液（如磷酸盐）制成缓冲溶液；盐类和碳源的 配比平衡。
2、加入适量缓冲溶剂以控制培养基的pH变化。如CaCO3。
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微生物发酵技术--发酵 的影响因素pH
目录
Content
01 发酵过程中pH变化的原因
02 pH对发酵的影响
03 pH的调节与控制方法
1. 发酵过程中pH变化的原因
1.发酵过程中pH变化的原因
制药基工质业代包谢括：：
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 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。 生理酸碱性物质利用 pH会上升或下降
1.发酵过程中pH变化的原因 产产物物形成成
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。 菌体自溶
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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
酶活1＞2＞4＞3
小
结
发酵过程pH会发生变化
变 化 原 因
补料也不是仅仅加入酸碱来控制，可用生理酸性 和生理碱物质来控制，这些物质不仅可以调节 pH， 还可以补充氮源。当pH和氨基氮含量低时，加入 氨水；当pH高，氨基氮含量低时，加入硫酸铵。
补糖是根据pH的变化来决定补糖速率，恒速补糖 则通过加人酸碱来控制pH。
pH的Байду номын сангаас制方法
1、调节好基础料的pH。基础料中若含有玉 米浆，pH呈酸性，必须调节pH。若要控制
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
X
生长 合 成
pH
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
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
pH对海藻酸水解酶产生的影响
pH——菌浓
pH——酶活
在工业生产中，调节pH的方法并不是仅仅采用酸 碱中和，因为酸碱中和虽然可以中和培养基中当 时存在的过量碱，但是却不能阻止代谢过程中连 续不断发生的酸碱变化。即使连续不断地进行测 定和调节，也是徒劳无益的，因为这没有根本改 善代谢状况。因为发酵过程中引起pH变化的根本 原因是因微生物代谢营养物质的结果，所以调节 控制pH的根本措施主要应该考虑培养基中生理酸 性物质与生理碱性物质的配比，然后是通过中间 补料进一步加以控制。
一般最适pH是根据实验结果来确定的，通 常将发酵培养基调节成不同的起始pH值， 在发酵过程中定时测定、并不断调节pH， 以维持其起始pH值，或者利用缓冲剂来维 持发酵液的pH。同时观察菌体的生长情况， 菌体生长达到最大值的pH即为菌体生长的 最适pH。产物形成的最适pH也可以如此测 得。 在测定了发酵过程中不同阶段的最适pH要 求后，便可采用各种方法来控制。
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
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？
4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH
天冬酰胺酶
5、不同调pH方法的影响
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
实例 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，
消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8
2、在基础料中加入维持pH的物质，如 CaCO3 ，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸
缓冲液等。
3、通过补料调节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； 当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4
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。
pH 7.0 pH
效价
t 不调pH 调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