技术文章
发酵培养基pH值影响有哪些
阅读:1755 发布时间:2022-3-23发酵培养基的pH值,对微生物生长具有非常明显的影响,也是影响发酵过程中各种酶活的重要因素。pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面:
①影响酶的活性,当pH值抑制菌体中某些酶的活性时,会阻碍菌体的新陈代谢;
②影响微生物细胞膜所带电荷的状态,改变细胞膜的通透性,影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄;
③影响培养基中某些组分的解离,进而微生物对这些成分的吸收;
④pH值不同,往往引起菌体代谢过程的不同,使代谢产物的质量和比例发生改变。
培养基中营养物质的代谢,是引起pH值变化的主要原因,发酵液pH值的变化乃是菌体代谢的综合效果。由于pH值不当,可能严重影响菌体的生长和产物的合成,因此对微生物发酵来说有各自的最适生长pH值和最适pH值。各种不同的微生物,对pH值的要求不同。多数微生物生长都有最适pH值范围及其变化的上下限:上限都在8.5左右,超过此上限,微生物将无法忍受而自溶;下限以酵母为*低(2.5)。但菌体内的pH值一般认为是中性附近。pH值对产物的合成有明显的影响,因为菌体生长和产物合成都是酶反应的结果,仅仅是酶的种类不同而已,因此代谢产物的合成也有自己最适的pH值范围,如合成青霉素的最适pH值范围为6.5~6.8。这两种pH值的范围对发酵控制来说都是很重要的参数。另外,pH值还会影响某些霉菌的形态。
一般认为,细胞内的H+或OH-能影响酶蛋白的解离度和电荷情况,改变酶的结构和功能,引起酶活性的改变。但培养基的H+或OH-并不是直接作用在胞内酶蛋白上,而是首先作用在胞外的弱酸(或弱碱)上,使之成为易于透过细胞膜的分子状态的弱酸(或弱碱),它们进入细胞后,再行解离,产生H+或OH-,改变胞内原先存在的中性状态,进而影响酶的结构和活性。所以培养基中H+或OH-是通过间接作用来产生影响的。pH值还影响菌体对基质的利用速率和细胞的结构,影响菌体的生长和产物的合成。Collnig等人发现产黄曲霉的细胞壁的厚度就随pH值的增加而减小:其菌丝直径在pH6.0时为2~3μm;pH7.4时为2~18μm,并呈膨胀酵母状;pH值下降后菌丝形态又会恢复正常。pH值还影响菌体细胞膜的电荷状况,引起膜透性发生改变,因而影响菌体对营养物质的吸收和代谢产物的形成等。
如同温度对发酵影响一样,pH值对产物稳定性也有影响。如在β-内酰胺抗生素沙纳霉素(thienamycin)的发酵中,考察pH值对产物生物合成的影响时,发现pH6.7~7.5之间,抗生素的产量相近,高于或低于这个范围,合成就受到抑制。在这个pH值范围内,沙纳霉素的稳定性未受到严重影响,半衰期也无大的变化;但pH>7.5时,稳定性下降,半衰期缩短,发酵单位也下降。青霉素在碱性条件下发酵单位低,也与青霉素的稳定性有关。
由于pH值的高低对菌体生长和产物的合成产生明显的影响,所以在工业发酵中,维持最适pH值已成为成败的关键因素之一。