生物反應(yīng)器使用過程pH調(diào)控
時間：2022.08.08
生物培養(yǎng)過程中，pH值對微生物生長具有非常明顯的影響，也是影響實(shí)驗過程中各種酶活的重要因素。pH值對微生物的生長繁殖和產(chǎn)物合成的影響有以下幾個方面：
在確定了實(shí)驗各個階段所需要的最適ph之后，需要采用各種方法來控制，使整個過程在預(yù)定的ph范圍內(nèi)進(jìn)行。要使ph控制在合適的范圍內(nèi)，應(yīng)首先根據(jù)不同的微生物的特性，不僅要在原始培養(yǎng)基中控制適當(dāng)?shù)膒h值，而且要在整個發(fā)酵過程中隨時檢查ph值的變化情況，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。
首先，從基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方考慮，通過平衡鹽類和碳源的配比，穩(wěn)定培養(yǎng)液的ph值，或加入緩沖劑（如磷酸鹽)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基初始ph值至合適范圍并使其有較強(qiáng)的緩沖能力。
發(fā)酵過程中，隨著基質(zhì)的消耗及產(chǎn)物的生成，ph值會有較大的波動。因此，在發(fā)酵過程中也應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的ph值調(diào)節(jié)和控制方法，主要有以下幾種方法:
- ①影響酶的活性，當(dāng)pH值抑制菌體中某些酶的活性時，會阻礙菌體的新陳代謝；
- ②影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的排泄；
- ③影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對這些成分的吸收；
- ④pH值不同，往往引起菌體代謝過程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。
發(fā)酵過程pH變化曲線
在確定了實(shí)驗各個階段所需要的最適ph之后，需要采用各種方法來控制，使整個過程在預(yù)定的ph范圍內(nèi)進(jìn)行。要使ph控制在合適的范圍內(nèi)，應(yīng)首先根據(jù)不同的微生物的特性，不僅要在原始培養(yǎng)基中控制適當(dāng)?shù)膒h值，而且要在整個發(fā)酵過程中隨時檢查ph值的變化情況，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。
首先，從基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方考慮，通過平衡鹽類和碳源的配比，穩(wěn)定培養(yǎng)液的ph值，或加入緩沖劑（如磷酸鹽)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基初始ph值至合適范圍并使其有較強(qiáng)的緩沖能力。
發(fā)酵過程中，隨著基質(zhì)的消耗及產(chǎn)物的生成，ph值會有較大的波動。因此，在發(fā)酵過程中也應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的ph值調(diào)節(jié)和控制方法，主要有以下幾種方法:
- ①直接補(bǔ)加酸、堿物質(zhì)，如h2SO4、NaOh等。當(dāng)ph值偏離不大時，使用強(qiáng)酸堿物質(zhì)容易破壞緩沖體系，而且會引起培養(yǎng)液成分發(fā)生水解，故目前已較少使用此方法。
- ②通過調(diào)整通風(fēng)量來控制ph值。此方法主要是在加多了消泡劑的個別情況下使用，提高空氣流量可加速脂肪酸的氧化，以減少因脂肪酸積累引起的ph降低。
- ③補(bǔ)加生理酸性或堿性鹽基質(zhì)，如氨水、尿素、(Nh4)2SO4等，通過代謝調(diào)節(jié)ph值。補(bǔ)加生理性酸堿物質(zhì)，既調(diào)節(jié)了發(fā)酵液的ph值，又可以補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，還能減少阻遏作用。補(bǔ)加的方式根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況而定，可以是直接加入、流加、多次流加等方式。
- ④采用補(bǔ)料方式調(diào)節(jié)ph值。例如，當(dāng)ph值上升至超過最適值，意味著菌處于饑餓狀態(tài)，可加糖調(diào)節(jié)，糖的過量又會使ph下降。采用補(bǔ)料的方法可以同時實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充營養(yǎng)、延長周期、調(diào)節(jié)ph和改變培養(yǎng)液的性質(zhì)(如黏度）等幾種目的，特別是那些對產(chǎn)物合成有阻遏作用的營養(yǎng)物質(zhì)，通過少量多次補(bǔ)加可以避免它們對產(chǎn)物合成的阻遏作用。
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