⒈发酵pH值的确定
微生物发酵的最适pH值范围一般是在5～8之间，如谷氨酸发酵的最适pH值为7.5～8.0。但发酵的pH值又随菌种和产品不同而不同。由于发酵是多酶复合反应系统，各酶的最适pH值也不相同，因此，同一菌种，生长最适pH值可能与产物合成的最适pH值是不一样的。例如，黑曲霉pH2～3时合成柠檬酸，在pH值接近中性时积累草酸。谷氨酸生产菌在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下形成谷氨酰胺。谷氨酸发酵在不同阶段对pH值的要求不同，发酵前期控制pH7.5左右，发酵中期pH7.2左右，发酵后期pH7.0，在将近放罐时，为了后工序提取谷氨酸，pH6.5～6.8为好。如初级代谢产物丙酮丁醇的梭状芽孢杆菌发酵，pH值在中性时，菌种生长良好，但产物产量很低，实际发酵最适pH值为5～6。次级代谢产物抗生素的发酵更是如此，链霉素产生菌生长的最适pH值为6.2～7.0，而合成链霉素的最适pH值为6.8～7.3。因此，应该按发酵过程的不同阶段分别控制不同的pH值范围，使产物的产量达到最大。
最适pH值是根据实验结果来确定的。将发酵培养基调节成不同的出发pH值进行发酵，在发酵过程中，定时测定和调节pH值以维持出发pH值，或者利用缓冲液配制培养基来维持之。定时观察菌体的生长情况，以菌体生长达到最高值的pH值为菌体生长的最适pH值。以同样的方法，可测得产物合成的最适pH值。但同一产物的最适pH值，还与所用的菌种、培养基组成和培养条件有关。如合成青霉素的最适pH值，先后报告有7.2～7.5、7.0左右和6.5～6.6等不同数值，产生这样的差异，可能是所用的菌株、培养基组成和发酵工艺不同引起的。在确定发酵最适pH值时，要不定期考虑培养温度的影响，若温度提高或降低，最适pH值也可能发生变动。
⒉pH值的控制
在各种类型的发酵过程中，实验所得的最适pH值、菌体的比生长速率(μ)和产物比生成速率(Qp)等3个参数的相互关系有四种情况(见图7-3)：①第一种情况是μ和Qp的最适pH值都在一个相似的较宽的适宜范围内(a)，这种发酵过程易于控制；②第二种情况是Qp(或μ)的最适pH值范围很窄，而μ(或Qp)的范围较宽(b)；③第三种情况是μ和Qp对pH值都很敏感，它们的最适pH值又是相同的(c)，第二、第三种情况的发酵pH值应严格控制；④第四种情况更复杂，μ和Qp有各自的最适pH值(d)，应分别严格控制各自的最适pH值，才能优化发酵过程。
在了解发酵过程中最适pH值的要求之后，就要采用各种方法来控制。首先需要考虑和试验发酵培养基的基础配方，使它们有个适当的配比，使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。因为培养基中含有代谢产酸[如葡萄糖产生酮酸、(NH4)2SO4]和产碱(如NaNO3、尿素)的物质以及缓冲剂(如CaCO3)等成分，它们在发酵过程中要影响pH值的变化，特别是CaCO3能与酮酸等反应，而起到缓冲作用，所以它的用量比较重要。在分批发酵中，常采用这种方法来控制pH值的变化。
利用上述方法调节pH值的能力是有限的，如果达不到要求，可以用在发酵过程中直接补加酸或碱和补料的方式来控制，特别是补料的方法，效果比较明显。过去是直接加入酸(如H2SO4)或碱(NaOH)来控制，但现在常用的是以生理酸性物质[(NH4)2SO4]和碱性物质(如氨水、尿素)来控制。它们不仅可以调节pH值，还可以补充氮源。当发酵的pH值和氨氮含量都低时，补加氨水，就可达到调节pH值和补充氨氮的目的；反之，pH值较高，氨氮含量又低时，就补加(NH4)2SO4。在加多了消泡剂(如豆油)的个别情况下，还可采用提高空气流量来加速脂肪酸的代谢，以调节pH值。通氨一般是使压缩氨气或工业用氨水(浓度20％左右)，采用少量间歇添加或连续自动流加，可避免一次加入过多造成局部偏碱。氨极易和铜反应产生*性物质，对发酵产生影响，故需避免使用铜制的通氨设备。
目前，已比较成功地采用补料的方法来调节pH值，如氨基酸发酵采用流加尿素[(NH2)2CO]的方法，特别是次级代谢产物抗生素发酵，更常用此法。这种方法，既可以达到稳定pH值的目的，又可以不断补充营养物质，特别是能产生阻遏作用的物质。少量多次补加还可解除对产物合成的阻遏作用，提高产物产量。也就是说，采用补料的方法，可以同时实现补充营养、延长发酵周期、调节pH值和培养液的特性(如菌浓等)等几个目的。最成功的例子就是青霉素的补料工艺，利用控制葡萄糖的补加速率来控制pH值的变化范围(现已实现自动化)，其青霉素产量比用恒定的加糖速率和加酸或碱来控制pH值的产量高25％。
声明：本篇图文来源微生物技术应用，版权归原作者所有，若有侵犯到您的权利，请及时后台留言或联系我们删除。
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇