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發酵培養基pH值影響有哪些

來源:上海撫生實業有限公司   2022年03月23日 11:14  

         發酵培養基的pH值,對微生物生長具有非常明顯的影響,也是影響發酵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物合成的影響有以下幾個方面:

①影響酶的活性,當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影響微生物細胞膜所帶電荷的狀態,改變細胞膜的通透性,影響微生物對營養物質的吸收和代謝產物的排泄;

③影響培養基中某些組分的解離,進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,使代謝產物的質量和比例發生改變。

  培養基中營養物質的代謝,是引起pH值變化的主要原因,發酵液pH值的變化乃是菌體代謝的綜合效果。由于pH值不當,可能嚴重影響菌體的生長和產物的合成,因此對微生物發酵來說有各自的最適生長pH值和最適pH值。各種不同的微生物,對pH值的要求不同。多數微生物生長都有最適pH值范圍及其變化的上下限:上限都在8.5左右,超過此上限,微生物將無法忍受而自溶;下限以酵母為*低(2.5)。但菌體內的pH值一般認為是中性附近。pH值對產物的合成有明顯的影響,因為菌體生長和產物合成都是酶反應的結果,僅僅是酶的種類不同而已,因此代謝產物的合成也有自己最適的pH值范圍,如合成青霉素的最適pH值范圍為6.5~6.8。這兩種pH值的范圍對發酵控制來說都是很重要的參數。另外,pH值還會影響某些霉菌的形態。

  一般認為,細胞內的H+或OH-能影響酶蛋白的解離度和電荷情況,改變酶的結構和功能,引起酶活性的改變。但培養基的H+或OH-并不是直接作用在胞內酶蛋白上,而是首先作用在胞外的弱酸(或弱堿)上,使之成為易于透過細胞膜的分子狀態的弱酸(或弱堿),它們進入細胞后,再行解離,產生H+或OH-,改變胞內原先存在的中性狀態,進而影響酶的結構和活性。所以培養基中H+或OH-是通過間接作用來產生影響的。pH值還影響菌體對基質的利用速率和細胞的結構,影響菌體的生長和產物的合成。Collnig等人發現產黃曲霉的細胞壁的厚度就隨pH值的增加而減小:其菌絲直徑在pH6.0時為2~3μm;pH7.4時為2~18μm,并呈膨脹酵母狀;pH值下降后菌絲形態又會恢復正常。pH值還影響菌體細胞膜的電荷狀況,引起膜透性發生改變,因而影響菌體對營養物質的吸收和代謝產物的形成等。

  如同溫度對發酵影響一樣,pH值對產物穩定性也有影響。如在β-內酰胺抗生素沙納霉素(thienamycin)的發酵中,考察pH值對產物生物合成的影響時,發現pH6.7~7.5之間,抗生素的產量相近,高于或低于這個范圍,合成就受到抑制。在這個pH值范圍內,沙納霉素的穩定性未受到嚴重影響,半衰期也無大的變化;但pH>7.5時,穩定性下降,半衰期縮短,發酵單位也下降。青霉素在堿性條件下發酵單位低,也與青霉素的穩定性有關。

  由于pH值的高低對菌體生長和產物的合成產生明顯的影響,所以在工業發酵中,維持最適pH值已成為成敗的關鍵因素之一。

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