华京理工式辱·物工程院 发酵工程精品课程 ② http://biotech.ecust.educn/ipkc/figc
发酵工程精品课程 http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 华东理工大学·生物工程学院
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 第四节发酵过程的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 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第四节 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 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 、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 (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 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 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 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 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。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 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。 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 二、pH对发酵的影响 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)2SO或酸,发酵液pH可迅速升到80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p达793,以后维持在80以上至115小 时,菌丝浓度降低,NH2N升高,发酵不再继续。 发酵15小时左右,pH值可以从消后的65左右下降到53, 调节这一段的pH值至70左右,以后自控pH,可提高发酵 单位。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 二、pH对发酵的影响 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 ) 2 SO4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。 1、实例 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 p H 7.0 效价 不调pH 调pH http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc pH 7.0 t 不调pH 调pH 效价 pH 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 例:培养基初始p值对漆酶分泌的影响 表4pH值对漆酶分泌的彩响 pH值 降活力 pH值 活力 13.1 119.5 2 54.8 94.7 92.3 789 89.4 106.0 67,1 122.2 28 6 131.6 12 10.6 pH在4~7范围内产酶最高 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 例：培养基初始pH值对漆酶分泌的影响 pH在4～7范围内产酶最高 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 2、pH对发酵的影响 (1)p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 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 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 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 (4)p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 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc （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 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制
发冠程搜带 ☆发酵过程的控制 3、pH在微生物培养的不同阶段有不同时 影响 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pH3.56.0,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 pH58-6.0 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 3、pH在微生物培养的不同阶段有不同的 影响 生长 合成 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 X pH 四 环 素 发酵过程控制 ❖发酵过程的pH控制