溶解氧对发酵的影响及其控制

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溶解氧对发酵的影响及其控制

3、溶氧高有利于菌体生长和产物合成，但溶氧太大有时会抑制产物合成。
QO2
C临界
CL
满足微生物呼吸的最低氧浓度叫临界溶氧浓度（c临界），当溶氧溶度（cL）高于菌体生长的临界溶氧浓度（c临界）时，菌体的各种代谢活动不受干扰，反之则反。
一般好氧微生物的c临界很低，大约为饱和氧浓度1%~25%。
定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度
提高罐压
Pi增加则与之平衡的Ci也会增加，对提高（c* - c) 是有一定作用的。
利用纯氧，可以提高（c* - cL)
缺点：价格较高易引起爆炸
可见，提高KLa最有效的方法是提高N与Vs，并协调两者之间的关系，其他方法效果不大，且受限制较多。
2、发酵液的需氧量
发酵液的需氧量（OUR），受c(X) 、基质的种
式中
KL
(c
cL
)
OTR-氧由气相向液相的传递速率(传氧速率，
oxygen take rate)，mmol O2 ／(L·h)；
KLα-液相体积氧传递系数，1／h；
c*-液相饱和溶氧浓度，mmol O2 ／L；
cL-液相实际溶氧浓度，mmol O2 ／L；
OUR-菌的耗氧速率(摄氧速率，oxygen uptake
但不能够无限的增加通风量,研究表明，当通风量增加到一定的量后，(Pg/V)会随着Q的增加而下降。
也就是说单位体积发酵液所拥有的搅拌功率会下降，不但不能提高kLa，甚至会造成kLa值的下降。
（2）提高（c* - cL)，即氧传递动力
c*，改变c*是没有太大的余地的。因为，发酵温度、浓度等严格的受到菌体生长和发酵工艺的限制。
OTR = kLa×（P*-P）

发酵的影响因素-溶氧

式中： r --- 微生物耗氧速率[molO2/（m3·s）]；
Qo2---菌体呼吸强度（比耗氧速率）， molO2/（kg干细胞·s ）；
X ---发酵液中菌体浓度，（kg/m3）；
1.溶氧对发酵过程的影响
溶氧对菌体生长和产物形成的影响：
一般对于微生物：临界溶氧浓度: ＝1～15%饱和溶氧浓度例：酵母 4.6*10-3 mmol.L-1, 1.8% 产黄青霉 2.2*10-2 mmol.L-1, 8.8%
影响供氧的因素：影响发酵罐中Kla的因素
搅拌：效果明显空气流速罐压
空气分布器温度空气中含氧量
发酵液物理性质
控制溶氧的工艺手段主要是从供氧和需氧两方面来考虑。
思考题
1 摄氧率如何计算？ 2 生产上，如何增加供氧量？
谢谢观看
生长产物
头孢菌素
卷须霉素
5% (相对于饱和浓度） 13%
>13%
>8%
2. 发酵过程对溶氧的控制
2.发酵过程对溶氧的控制
影响需氧的因素：
菌体浓度
r= QO2 .X
QO2
➢ 遗传因素 ➢ 菌龄 ➢ 营养的成分与浓度 ➢ 有害物质的积累 ➢ 培养条件
2.发酵过程对溶氧的控制
影响供氧的因素：
Nv Kla(c * c)
所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧浓度要大于临界溶氧浓度.
1.溶氧对发酵过程的影响
问题：一般微生物的临界溶氧浓度很小，是不是发酵过程中氧很容易满足。
例：以微生物的摄氧率0.052 mmol O2·L-1·S-1 计，
0.25/0.052=4.8秒
注意：由于产物的形成和菌体最适的生长条件，常常不一样：

发酵过程中溶解氧的控制措施

发酵过程中溶解氧的控制措施一、引言发酵是一种广泛应用于食品、医药、化工等领域的生物技术，而溶解氧是影响发酵过程的重要因素之一。

在发酵过程中，微生物需要氧气参与代谢活动，但过高或过低的溶解氧浓度都会对微生物的生长和代谢产生不利影响。

因此，在发酵过程中控制溶解氧浓度至关重要。

二、影响溶解氧浓度的因素1. 发酵系统中空气流量和搅拌速度：空气流量和搅拌速度是控制发酵系统内溶解氧浓度的两个主要因素。

适当增加空气流量和搅拌速度可以提高溶解氧浓度，促进微生物生长和代谢活动。

2. 发酵液温度：温度对微生物代谢活动有直接影响，适宜的温度可以提高微生物代谢效率，增加需求氧量；但过高的温度会使微生物失去活性，降低需求氧量。

3. 发酵液pH值：pH值对微生物代谢活动也有直接影响，适宜的pH 值可以提高微生物代谢效率，增加需求氧量；但过高或过低的pH值会使微生物失去活性，降低需求氧量。

4. 发酵液中有机质浓度：有机质浓度是微生物生长和代谢的重要营养源，但过高的有机质浓度会导致微生物代谢产生大量二氧化碳等废气，使溶解氧浓度降低。

三、控制溶解氧浓度的措施1. 适当增加空气流量和搅拌速度：在发酵过程中适当增加空气流量和搅拌速度可以提高溶解氧浓度。

具体来说，可根据不同微生物需要的溶解氧浓度和发酵系统的特点确定最佳空气流量和搅拌速度。

2. 控制发酵液温度：在发酵过程中控制发酵液温度可以影响微生物需求氧量。

对于需求较高的微生物，在合适的温度范围内增加温度可以提高其代谢效率和需求氧量；对于需求较低的微生物，降低温度可以减少其需求氧量。

3. 控制发酵液pH值：在发酵过程中控制发酵液pH值可以影响微生物需求氧量。

对于需求较高的微生物，在合适的pH值范围内调整pH 值可以提高其代谢效率和需求氧量；对于需求较低的微生物，调整pH 值可以减少其需求氧量。

4. 控制有机质浓度：在发酵过程中控制有机质浓度可以影响微生物产生废气的量，从而影响溶解氧浓度。

溶氧对发酵的影响及控制

溶氧对发酵的影响及其控制The dissolved oxygen concentration in the fermentation broth (Dissolved Oxygen, referred to as DO) is the key factor to influence the fermentation, has an important influence on microbial growth and product formation. According to the demand of dissolution characteristics and microbial oxygen on oxygen, analysis of the effects of dissolved oxygen on the fermentation and the effect on fermentation, and then determine the control of dissolved oxygen in the fermentation broth and transfer, the maximum production efficiency.Compared with normal PID controller, the new controller is of small overshoot and quick response, improved stability of the system andincrease the yield of products. Study the influence of dissolved oxygen and controlling the fermentation to improve production efficiency, improve product quality, etc. are important.溶氧浓度（DO）作为发酵控制中的一个关键参数，直接影响着发酵生产的稳定性和生产成本，受到工业生产和实验室研究的重视，无论是厌氧还是需氧发酵，研究发酵液中溶氧对发酵的影响都有重要意义。

溶解氧对发酵的影响及其控制

溶解氧对发酵的影响及其控制1 溶解氧对发酵的影响溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。

由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。

溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。

如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。

1.1 溶氧量在发酵的各个过程中对微生物的生长的影响是不同的改变通气速率发酵前期菌丝体大量繁殖，需氧量大于供氧，溶氧出现一个低峰。

在生长阶段，产物合成期，需氧量减少，溶氧稳定，但受补料、加油等条件大影响。

补糖后，摄氧率就会增加，引起溶氧浓度的下降，经过一段时间以后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度。

如继续补糖，又会继续下降，甚至引起生产受到限制。

发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度上升，一旦菌体自溶，溶氧浓度会明显上升。

1.2 溶氧对发酵产物的影响对于好氧发酵来说，溶解氧通常既是营养因素，又是环境因素。

特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，DO的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。

在黄原胶发酵中，虽然发酵液中的溶氧浓度对菌体生长速率影响不大,但是对菌体浓度达到最大之后的菌体的稳定期的长短及产品质量却有着明显的影响。

需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。

谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氢酶(GDH)的酶活下降很快,这可能是由于在高溶氧条件下,剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。

DO值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。

研究表明，L-异亮氨酸的代谢流量与溶氧浓度有密切关系，可以通过控制不同时期的溶氧来改变发酵过程中的代谢流分布,从而改变Ile等氨基酸合成的代谢流量。

2 溶氧量的控制对溶解氧进行控制的目的是把溶解氧浓度值稳定控制在一定的期望值或范围内。

发酵工艺控制(溶氧)

（2）、降低发酵液中的CL
降低发酵液中的CL，可采取减少通气量或降低搅拌转速等方式来降低KLa，使发酵液中的CL降低。但是，发酵过程中发酵液中的CL不能低于C临界，否则就会影响微生物的呼吸。
目前发酵所采用的设备，其供氧能力已成为限制许多产物合成的主要因素之一，故此种方法亦不理想。
（一）影响氧传质推动力的因素
要想增加氧传递的推动力(C*一CL)，就必须设法提高C*或降低CL。
1、提高饱和溶氧浓度C*的方法
A、温度：降低温度
B、溶液的性质：一般来说，发酵液中溶质含量越高，氧的溶解度越小。
C、氧分压：在系统总压力小于0.5MPa时，氧在溶液中的溶解度只与氧的分压成直线关系。气相中氧浓度增加，溶液中氧浓度也增加。
氨基酸合成的需氧程度产生上述差别的原因，是由它们的生物合成途径不同所引起的，不同的代谢途径产生不同数量的NAD(P)H，当然再氧化所需要的溶氧量也不同。第一类氨基酸是经过乙醛酸循环和磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统两个途径形成的，产生的NADH量最多。因此NADH氧化再生的需氧量为最多，供氧愈多，合成氨基酸当然亦愈顺利。第二类的合成途径是产生NADH的乙醛酸循环或消耗NADH的磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统，产生的NADH量不多，因而与供氧量关系不明显。第三类，如苯丙氨酸的合成，并不经TCA循环，NADH产量很少，过量供氧，反而起到抑制作用。肌苷发酵也有类似的结果。由此可知，供氧大小是与产物的生物合成途径有关
这个理论假定在气泡和包围着气泡的液体之间存在着界面，在界面的气泡一侧存在着一层气膜，在界面液体一侧存在着一层液膜，气膜内的气体分子与液膜中的液体分子都处于层流状态，分子之间无对流运动，因此氧分子只能以扩散方式，即借助于浓度差而透过双膜，另外，气泡内除气膜以外的气体分子处于对流状态，称为气流主体，在空气主流空间的任一点氧分子的浓度相同，液流主体亦如此。

溶氧对发酵的影响及控制

溶氧对发酵的影响及控制溶氧是微生物发酵过程中的重要因素之一，它对微生物的生长和代谢有着直接的影响。

本文将从溶氧对发酵的影响、溶氧的控制及其方法等方面进行探讨。

一、溶氧对发酵的影响1. 溶氧影响微生物生长速度和代谢产物微生物在发酵过程中需要通过呼吸作用来产生能量，而呼吸作用需要氧气参与。

当溶氧充足时，微生物的生长速度和代谢产物的产量都会增加。

但当溶氧不足时，微生物会采用厌氧代谢途径，此时代谢产物的种类和产量都会发生改变。

2. 溶氧影响微生物的代谢途径微生物在不同的溶氧条件下，会采用不同的代谢途径，从而影响代谢产物的种类和产量。

当溶氧充足时，微生物会采用呼吸代谢途径，产生的代谢产物主要是二氧化碳和水。

当溶氧不足时，微生物会采用厌氧代谢途径，产生的代谢产物主要是乳酸、酒精等。

3. 溶氧影响微生物的生理状态溶氧对微生物的生理状态也有着直接的影响。

当溶氧充足时，微生物的细胞膜通透性和细胞内酶的活性都会增强，从而提高微生物的生理状态。

当溶氧不足时，微生物的生理状态会下降，从而影响微生物的生长和代谢。

二、溶氧的控制及其方法1. 气体控制法气体控制法是一种常用的溶氧控制方法。

通过控制氧气的流量和进气口的大小，来调节溶氧的浓度。

这种方法适用于规模较大的发酵过程。

2. 搅拌控制法搅拌控制法是一种通过搅拌来增加氧气传递的方法。

通过调节搅拌的强度和速度，来增加氧气的传递速率，从而提高溶氧浓度。

这种方法适用于规模较小的发酵过程。

3. 降低发酵液的粘度发酵液的粘度越高，氧气传递速率就越慢。

因此，通过降低发酵液的粘度，来增加氧气的传递速率，从而提高溶氧浓度。

4. 控制发酵液的温度发酵液的温度也会影响溶氧浓度。

当温度升高时，溶氧浓度会下降。

因此，通过控制发酵液的温度，来调节溶氧浓度。

5. 使用溶氧控制仪溶氧控制仪是一种通过测量发酵液中的溶氧浓度，来控制氧气的流量和进气口的大小，从而调节溶氧浓度的设备。

这种方法适用于规模较大的发酵过程。

发酵工艺学名词解释

名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。

2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。

3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。

4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。

5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。

6.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。

7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。

8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。

9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。

10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。

11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。

12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。

13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。

14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。

15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。

16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。

17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。

18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。

沼气发酵过程用控制条件的常用参数

沼气发酵过程用控制条件的常用参数沼气发酵是一种将有机废弃物通过微生物代谢转化为沼气的生物过程。

控制条件是指在沼气发酵过程中，通过调节一系列参数来优化产气效果。

以下是沼气发酵过程中常用的控制条件参数：1.温度：沼气发酵需要适宜的温度条件。

通常，沼气发酵的最适温度范围在25℃-40℃之间。

过低的温度会影响微生物活性，减少产气量，而过高的温度则会导致微生物死亡，影响发酵效果。

2.pH值：沼气发酵过程中的pH值也是一个重要的控制条件。

沼气发酵的最适pH范围在6-8之间。

酸性环境会抑制产气细菌的生长，碱性环境则会抑制甲烷菌的活性，因此需要保持适当的pH值来促进产气过程。

3.颗粒度：废弃物的颗粒度对沼气发酵过程也有影响。

碎颗粒化的废弃物表面积更大，微生物更容易附着并进行生化反应，利于产生沼气。

因此废弃物的颗粒度应控制在一定范围内。

4.助发酵剂：在沼气发酵过程中添加助发酵剂可以提高产气效果。

常用的助发酵剂有菌种、复合微生物菌剂、活性填料等。

这些助发酵剂可以增加沼气菌群，优化发酵环境，促进废弃物的降解和产气过程。

5.溶解氧：沼气发酵过程应保持适当的溶解氧水平。

过高的溶解氧会抑制产气细菌的生长，而适量的溶解氧有助于微生物的呼吸代谢，促进产气过程。

6.厌氧反应器类型：沼气发酵过程中使用的厌氧反应器类型也是一个重要的控制条件。

常见的厌氧反应器有连续搅拌反应器（CSTR）、上升式流化床反应器（UASB）、固定床反应器等。

不同类型的反应器在废弃物降解效率、产气速率等方面具有差异。

7.饲料比：沼气发酵过程中的饲料比也是一个重要的控制条件。

饲料比是指废弃物与水的比例。

适当的饲料比可以提供碳源和营养物质，促进微生物的生长和产气过程。

8.负荷：沼气发酵过程中的负荷也需要进行适当的控制。

负荷是指单位时间内进入反应器的废弃物量。

过高的负荷会导致反应器漂浮或堵塞，影响发酵效果，而过低的负荷则会导致反应器闲置浪费，影响产气效果。

总之，通过控制温度、pH值、颗粒度、助发酵剂、溶解氧、厌氧反应器类型、饲料比和负荷等参数，可以优化沼气发酵过程，提高产气效果，实现高效能源回收和废弃物处理的目标。

发酵工艺重点知识

发酵⼯艺重点知识绪论发酵：⼴义——通过微⽣物的培养使某种特定代谢产物或菌体本⾝⼤量积累的过程。

狭义——厌氧微⽣物或兼性厌氧微⽣物在⽆氧条件下进⾏能量代谢并获得能量的⼀种⽅式。

发酵⾷品：是指经过微⽣物（细菌、酵母和霉菌）或酶的作⽤，使加⼯原料发⽣⼀系列⽣物化学变化及物理变化⽽制成的具有独特风味和特有风格的⾷品。

（酒：酵母，酸奶：乳酸菌，醋：醋酸菌等）功⽤：与普通⾷品相⽐，发酵⾷品作⽤：（1）保留原来⾷物中的活性成分，分解某些对⼈体不利的因⼦。

（2）提⾼⾷物营养素的利⽤程度。

（3）VB12较为丰富。

（4）脂肪含量较低。

（5）有⼀定的保健作⽤。

发酵⼯业：指利⽤⽣物的⽣命活动产⽣的酶，将⽆机或有机原料进⾏酶加⼯，获得产品的⼯业。

（产品包括⾷品、保健品药品、⽣物制品等。

）与化学⼯业相⽐，⾷品发酵与酿造的特点：安全简单原料⼴泛反应专⼀代谢多样易受污染菌种选育菌种选育、保藏与复壮微⽣物杂交育种含义、使⽤的培养基、⽅法含义：两个基因型不同的菌株通过吻合（接合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选具有新性状的菌株。

杂交育种⽬的：（1）使不同菌株的遗传物质进⾏交换和重新组合，从⽽改变原有菌株的遗传物质基础，获得杂种菌株（重组体）。

（2）把不同菌株的优良性状汇集重组体菌株中，提⾼产量和质量，甚⾄改变菌种特性，获得新的品种。

（3）获得的重组体对诱变剂的敏感性得以提⾼和恢复，以便重新使⽤诱变⽅法进⾏选育。

在杂交育种中通常使⽤的培养基（1）完全培养基(CM)：含有糖类、多种氨基酸、维⽣素及核酸碱基及⽆机盐等⽐较完全的营养基质，野⽣型和营养缺陷型菌株均可⽣长。

(2) 基本培养基(MM)：只含纯的碳源、⽆机氮和⽆机盐类，不含有氨基酸、维⽣素、核苷酸等有机营养物，营养缺陷型菌株不能在其上⽣长，只允许野⽣型⽣长。

(3) 有限培养基(LM)：在基本培养基或蒸馏⽔中含有10％⼀20％完全培养基成分。

(4) 补充培养基(SM) (鉴别培养基)：在基本培养基中加⼊⼰知成分的氨基酸、维⽣素等，通常⽤作鉴别分离⼦。

大肠杆菌发酵过程溶氧异常分析

大肠杆菌发酵过程溶氧异常分析
应该是染噬菌体了，噬菌体感染一般都在那个时候出现，而且症状也很典型，也许之前10分钟溶氧还在继续下降，但是忽然就会出现溶氧急剧上升，伴随着应该也会出现很多泡沫，pH上升。

如果取菌液镜检，也许还会有一些没有溶解的菌体，但是视野中会出现很多菌体碎片，而且仔细观察还没有裂解的菌体，会发现菌体形态不是很圆滑，再过一段时间，所有的菌体应该都裂解了，镜检都看不到完整菌体了。

发酵液中的溶氧浓度（Dissolved Oxygen，简称DO）对微生物的生长和产物形成有着重要的影响。

在发酵过程中，必须供给适量的无菌空气，菌体才能繁殖和积累所需代谢产物。

不同菌种及不同发酵阶段的菌体的需氧量是不同的，发酵液的DO值直接影响微生物的酶的活性、代谢途径及产物产量。

发酵过程中，氧的传质速率主要受发酵液中溶解氧的浓度和传递阻力影响。

研究溶氧对发酵的影响及控制对提高生产效率，改善产品质量等都有重要意义。

溶解氧对发酵的影响分为两方面：一是溶氧浓度影响与呼吸链有关的能量代谢，从而影响微生物生长；另一是氧直接参与产物合成。

浅谈清酒溶解氧的控制

刻开始。
收稿日期：２０ — ２００６０—６
都有影响。我们进行分析发现，酒液在经过酒泵后溶解氧上升了很多，能是酒泵的密封性能不可好在运行时吸人了氧气，因此我们在过滤和输酒系统中选用了性能和密封性更好的酒泵。同时我们还发现在过滤机停机回流时溶解氧上升也较快，为此我们特别制定了规范，禁无故停机严回流，增加一套管路和控制阀，（并下转第４页）８
始接人过滤机的开始阶段，即酒头部分，于受由输酒管路中空气的影响，生了较大的回升。我发们从过滤机进口处进行检测，解氧已经上升至溶大于０３ｇＬ比发酵液几乎上升了１，头，ｍ／，０倍酒进入过滤机５分钟后溶解氧开始下降低于０３ｇＬ逐渐恢复到发酵液的水平。该情况说明．ｍ／，过滤机前期氧含量的控制关键在酒头。我们对该情况进行了分析，为其溶解氧上升的原因主认要在输酒管路。由于此前我们的酒管中是充满空气的，酒头进入酒管后，管中的空气很快在酒就溶人了酒中。针对此情况我们制定了两个解决方案：先在过滤机和酒管中注满水排氧， ① 然后用酒将水顶出；直接用Ｃ２或Ｎ ② ０２对管路进行吹气排氧；现场试验发现，一种方法酒损经第较大，由于水中的溶解氧也比较高（且当时还没有脱氧水）效果不明显；二种方法效果比较，第好，用后酒头的溶解氧可以降至０３ｇＬ以下，使．ｍ／

发酵过程中与微生物相关工艺参数的调控方法资料

9、黏度 10、浊度 11、料液流量 12、产物的浓度 13、氧化还原电位 14、废气中的氧含量 15、废气中的CO 2含量 16、菌丝形态 17、菌体浓度
2.1 pH 值的控制
2.1.1 pH值对发酵的影响
1.影响培养基某些组分和中间产物的离解
2.影响酶的活性
3.影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性
2.1.1 pH值对发酵的影响
4.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。
2.1.2发酵过程pH值的变化
pH值
培养过程中培养液pH值的大致变化趋势
培养时间
在发酵过程中，随着菌种对培养基种碳、氮源的利用，随着有机酸和氨基酸的积累，会使pH值产生一定的变化。
生物热：产生菌在生长繁殖过程中，释放的大量热量。搅拌热：由于搅拌器的转动引起液体的摩擦产生的热量。蒸发热：发酵液蒸发水分带走的热量。显热：发酵排气散发带走的热量。
辐射热：由于罐内外的温差，辐射带走的热量。
2.2.2影响发酵温度变化的因素
发酵热（Q发酵）是发酵温度变化的主要因素。
Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射－Q显
酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶利用真菌生产青霉素利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、
干扰素和生长激素
2.发酵工程的主要的控制参数
1、pH值（酸碱度） 2、温度 3、溶解氧浓度 4、基质含量 5、空气流量 6、压力 7、搅拌转速 8、搅拌功率
发酵过程中与微生物相关工艺参数的调控方法
目录
1.发酵工程的定义及应用

中后期不同溶氧水平对赖氨酸发酵的影响

ＷＵＤａ—ｌｉ，ＨＵＲｕｉ—ｈｕａ，ＸＵＳｈｉ－ｘｉｕ，ＹＵＪｉａｎ—ｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＤｅ－ｇｕｏ，ＴＯＮＧＹｉ（ＣＯＦＣＯＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ（Ａｎｈｕｉ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＡｎｈｕｉＢｅｎｇｂｕ２３３１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄＳＵ伍ｃｉｅｎｔｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙｉＳｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｗａｙｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅＬ—ｌｙｓｉｎｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｙｉｅｌｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓａｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｌａｔｅｒｓｔａｇｅｏｆｌｙｓｉｎｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ａｎｄｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｆａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ｉｔ＇ｓｏｆｔｅｎｄｉｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｌｙｓｉｎｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｌａｔｅｒｓｔａｇｅｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙ５Ｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔａｎｋｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐａｔｔｅｍｓｏｆｔｈｒｅｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ４０％－６０％

发酵过程的控制

【例】：在GA(谷氨酸)发酵的合成期，过量供氧会使NADPH（还原型辅酶Ⅱ）进入呼吸链被氧化，减少了其数量，而NADPH与α-KGA（α-酮戊二酸）的还原氨基化是相偶联的，必然会影响α-KGA →GA的合成。
要指出的是，需氧发酵并不是溶解氧越高越好，适宜的溶氧水平有利于菌体生长和产物形成。但溶氧太高，有时反而抑制产物的形成。即使是专性好气菌，过高的DO对生长也可能不利。因为过量的氧会形成新生态[O]、活性氧自由基 O2 ·和 OH· ，造成许多细胞组分破坏，反而不利于微生物的生长。发酵过程需氧程度产生差异的原因是：微生物的代谢途径不同所引起的。由于不同代谢途径产生不同数量的还原型NAD(P)H，它再氧化所需要的溶氧量当然也不同。由此可知，供氧大小与产物的生物合成途径有关。
三、发酵过程氧的传质理论
（一）氧从气泡至细胞的传递过程
供氧：空气中的氧从空气泡里通过气膜、气液界面和液膜扩散到液相主体中。
耗氧：氧从液相主体通过液膜、菌丝丛、细胞膜扩散到细胞内，才能被微生物利用。以上氧传递的整个过程必须克服一系列的阻力。
氧从气泡到细胞的传递过程示意图
O2
气膜
发酵罐的温度传感器、耐高温pH和溶氧传感器
好气性微生物的生长发育和代谢活动都需要消耗氧气，它们只有氧分子存在情况下才能完成生物氧化作用。因此，供氧对需氧微生物是必不可少的，在发酵过程中必须供给适量无菌空气，才能使菌体生长繁殖、积累所需要的代谢产物。而需氧微生物的氧化酶系是存在于细胞内原生质中，因此，微生物只能利用溶解于液体中的氧。溶氧(Dissolved Oxygen , DO)是需氧微生物生长所必需的。在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是制约发酵进行的重要限制因素。
一、溶氧对发酵的影响氧对微生物发酵的影响是多方面的，不同的菌、不同的发酵阶段对于氧的要求也不相同，氧对其的影响也不相同，表现如下： 1、影响菌系的酶活性在微生物的代谢过程中，许多参与催化脱氢氧化反应的酶都是以NAD(P)为辅酶的，NAD(P)的数量是保证酶活力的基础。NAD(P)作为H的受体，脱氢后成为还原的NAD(P)H。NAD(P)H只有在有氧条件下才能通过呼吸链被氧化，生成氧化型NAD(P)后又重新参加脱氢反应，一旦发酵液中的氧的浓度不够，与NAD(P)相关的酶促反应就会停止。

好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略

好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略作者：***单位：河北天俱时自动化科技有限公司2009年4月10日好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略刘伟河北天俱时自动化科技有限公司摘要：好氧发酵过程中溶氧检测值受多种参数的影响，包括生物代谢过程本身，也包括外部补料、通风量等，为了保证发酵过程中合适的溶解氧含量，对溶氧值进行控制，本文分析了溶氧检测值的影响因素，并指出溶氧控制的一般性控制策略。

关键词：好氧发酵，溶氧调节一、引言好氧发酵过程溶氧浓度（DO）是一个非常重要的发酵参数，它既影响细胞的生长，又影响产物的生成。

控制发酵液溶氧值一方面可以改善微生物的生长代谢环境，有效促进发酵单位的提高，另一方面还可以起到节能降耗的作用，对企业生产意义重大。

二、影响因素通常情况下，对发酵液溶氧参数影响较大的几个物理参数包括：通风量、搅拌转速、发酵罐温度、压力等。

通风量的影响通风量的影响是最直观的，溶氧值大小的影响最主要的是进入发酵罐的氧的量，因为在好氧发酵过程中，如果截断进风的补给发酵液中的氧很快将被微生物消耗掉，通常在进风管道上安装调节阀门进行进风流量的调节。

搅拌的影响由于溶氧电极在工作中存在明显的电流，自身消耗大量的氧。

电极的信号与氧向电极表面传递的速率成比例，而氧的传递速率则受氧跨膜扩散速率控制。

这一速率与发酵液的浓度成比例，其比值（以及电极的校准）取决于总的传质过程。

电极的一般工作条件是，氧向膜外表面的传递速率很快且不受限制。

因此整个过程受跨膜传递的限制，比例常数（传质系数）较易维持恒定。

发酵实验时搅拌操作可以获得满意的跨膜传递速率。

需要指出，在对电极进行最初校准的过程中，必须对发酵罐进行搅拌。

温度的影响溶氧电极的信号随温度的升高而显著增强，这主要是因为温度影响氧的扩散速率。

发酵实验过程中需控制发酵罐的温度，因为即使0.5℃左右的温度变化，也会使电极信号发生显著变化（超过1%）。

溶氧读数的周期性变化（每隔若干分钟观察1次）显示了温度波动的影响，而且较大的温度变化能引起校准的较大漂移。

发酵工艺控制讲义——氧对发酵的影响及控制

发酵工艺控制讲义——氧对发酵的影响及控制氧是发酵过程中重要的因子之一，对发酵的影响及其控制具有重要意义。

本文将从氧对发酵的影响、氧的供给方式以及氧的控制等方面进行讲解。

发酵过程中，微生物需要通过氧气来进行呼吸作用，产生能量。

氧气的供给不足或过量都会对发酵过程产生一定影响。

首先，缺氧对发酵过程会产生不利影响。

微生物进行发酵作用时，需要大量的氧气来满足能量需求。

如果氧气供给不足，会导致微生物代谢和生长速率减慢，进而影响发酵产物的生成。

此外，缺氧还会导致乳酸、乙醇等代谢产物的积累增加，影响发酵过程的效率和产物品质。

其次，过量氧气也会对发酵产生负面影响。

过量的氧气会导致微生物产生过多的氧自由基，从而加速细胞氧化损伤的发生，降低细胞代谢的活性。

此外，过量的氧气还容易引起微生物DNA的氧化损伤，降低细胞的生存能力。

针对氧对发酵的影响，发酵过程中需要进行氧的供给和控制。

氧的供给方式可以通过气体通气或溶氧控制来实现。

气体通气是通过将氧气通入反应器中，供给微生物所需的氧气量。

气体通气的主要优点是供给灵活、操作简单。

但是，在气体通气过程中，氧气的传质效率较低，容易产生氧催化剂，进而加速微生物氧化损伤的发生。

溶氧控制是通过调整溶解氧的含量来控制氧的供给。

溶氧控制可以通过调整搅拌速度、改变气体通气速率等方式来实现。

溶氧控制的优点是能够更加准确地控制氧的供给量，避免过量或不足。

但是，溶氧控制需要较为复杂的设备和操作步骤，成本较高。

在发酵工艺中，可以根据具体情况选择合适的氧供给方式和控制策略。

对于一些需求较高氧气的发酵过程，如酒精发酵、乳酸发酵等，通常会采用气体通气供氧；而对于一些对氧敏感的发酵过程，如抗生素发酵、干酪起始菌发酵等，通常会采用溶氧控制的方法。

总而言之，氧是发酵过程中重要的因子之一，对发酵的影响及其控制具有重要意义。

合理的氧供给和控制策略，可以提高发酵过程的效率和产物品质，是发酵工艺控制中不可忽视的一环。

最佳氧的供给和控制方式需要根据具体发酵过程的要求而定，需要深入研究和实践。