ph变化及其控制

发酵培养基的ph值对微生物菌体的生长及产物的合成有重要的影响，也是影响发酵过程中各种酶活性的重要因素，是项重点检测的发酵参数。因此，必须掌握发酵过程中ph的变化规律，以便及时进行监控，使其直处于生产的佳状态水平。

、发酵过程ph变化的原因

在发酵过程中，影响发酵液ph值变化的主要因素有：菌种遗传特性、培养基的成分和培养条件。在适合于微生物生长及产物合成的环境下，微生物本身具有定的调节ph值的能力，会使ph值处于比较适宜的状态。但外界条件发生较大变化时，菌体将失去调节能力，使ph值不断波动。如对以地中海诺卡氏菌进行发酵生产SV研究时发现，采用ph6.0、6.8、7.5三个不同的起始ph值，结果ph在

6.8、7.5时，终发酵ph都达到7.5左右，菌丝生长和发酵单位都达到正常水平；但ph为6.0时，发酵中期ph只达4.5，菌浓仅为20%，发酵单位为零。这说明菌体的调节能力是有定限度的。

引起发酵液ph上升的主要原因有：培养基中的碳氮比不当，氮源过多，氨基氮释放；有生理碱性物质生成，如、洁霉素、等抗生素；中间补料液中氨水或尿素等碱性物质加入过多；乳酸等有机酸被利用。

引起发酵液ph下降的主要原因有：培养基中的碳氮比不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量；消泡油加入量大；有生理酸性物质存在，如微生物通过代谢活动分泌有机酸（如乳酸、乙酸、柠檬酸等），使ph下降；通气条件变化，氧化不，使有机酸、脂肪酸等物质积累；些生理酸性盐，如（Nh4）2SO4，其中Nh+4被菌体利用后，残留的SO2-2就会引起发酵液ph值下降。

在发酵中，ph的变化就与所用碳源种类有密切关系。

如以乳糖为碳源，乳糖被缓慢利用，丙酮酸堆积很少，ph维持在6.0

~7.0；如以葡萄糖为碳源，丙酮酸迅速积累，使ph下降到3.6。凡是导致酸性物质生成或释放，碱性物质的消耗都会引起发酵液的ph下降；反之，凡是造成碱性物质的生成或释放，酸性物质的消耗将使发酵液的ph上升。

二、ph对发酵的影响

发酵过程中微生物的正常生长需要维持在定的ph值下，ph对微生物的生长和代谢产物生成都有很大影响。不同的微生物对ph值的要求是不同的，每种微生物都有自己的生长适和耐受的ph值。

大多数细菌的适ph值为6.5~7.5；霉菌的适ph值为4.0~5.8，酵母菌的适ph值为3.8~6.0；放线菌的适ph值为6.5~8.0。有的微生物生长繁殖阶段的适ph范围与产物生成阶段的是不致的，这不仅与菌种特性有关，也与产物的化学性质有关。例如，丙酮丁醇菌生长适ph值为5.5~7.0，而发酵适ph值为4.3~583。又如，青霉菌生长适ph值为6.5~7.2，而合成适ph值为6.2~6.8。

ph值对发酵的影响主要有以下几个方面：

①影响原生质膜的性质，改变膜电荷状态，影响细胞的结构。如产黄青霉的细胞壁厚度随ph值的增加而减小：其菌丝的直径在ph6.0时为2~3um，在ph7.4时则为2~18um，呈膨胀酵母状细胞增加，随ph下降，菌丝形状可恢复正常。

②影响培养基某些重要营养物质和中间代谢产物的解离，从而影响微生物对这些物质的吸收利用。

③影响代谢产物的合成途径。黑曲霉在ph值为2~3的情况下，发酵产生柠檬酸；而在ph值接近中性时，则生成草酸和葡萄糖酸。

又如，酵母菌在适生长ph值为4.5~5.0时，发酵产物为酒精；而在ph值为8.0时，发酵产物不仅有酒精，还有乙酸和甘油。

④影响产物的稳定性。如在β内酰胺类抗生素噻纳霉素的发酵中，当ph>7.5时，噻纳霉素的稳定性下降，半衰期缩短，发酵单位也下降。

在碱性条件下发酵单位低，就与的稳定性差有关。⑤影响酶的活性。由于酶作用均有其适的ph值，所以在不适宜的ph值下，微生物细胞中某些酶的活性受到抑制，从而影响菌体对基质的利用和产物的合成。由于ph的高低对菌体生长和产物的合成能产生上述明显的影响，所以在工业发酵中维持生长和产物合成的适ph是生产成功的关键中的员。