溶氧率对发酵过程的影响

溶氧率对发酵过程的影响生命科学学院09级21620092202941一、溶氧对微生物的影响1、专性好氧微生物专性好氧微生物是把氧作为最终电子受体，通过有氧呼吸获取能量。该类微生物发酵时一般应尽可能的提高溶解氧，以促进微生物生长，增大菌体量。2、兼性好氧微生物兼性好氧微生物的生长不一定需要氧，但如果在培养中供给氧，则菌体生长更好。其中对溶解氧的控制分两个阶段，初始提供高溶氧值进行菌体扩大培养，后期严格控制溶解氧进行厌氧发酵。3、厌氧微生物厌氧和微好氧微生物能耐受坏境中的氧，但它们的生长并不需要氧，这些微生物在发酵生产中应用较少。而对于专性厌氧微生物，氧则可对其显示毒性，此时能否限制溶解氧在一个较低值往往成为发酵成败的关键。4、溶解氧对微生物自身生长的影响溶解氧对微生物自身生长的影响体现在多个方面，其中对微生物酶的影响是不可忽略的重要因素。例如，一些之前的实验通过对不同溶氧对谷氨酸发酵中两个关键酶(谷氨酸脱氖酶GDH和乳酸脱氢酶LDH)和代谢流的影响的研究，可以发现，在过低溶氧条件下，TCA循环代谢流量减小。不足以平衡葡萄糖酵解速率，从而刺激了LDH的酶活，使代谢流转向乳酸生成，造成乳酸积累；而过高溶氧，GDH酶活明显降低，且TCA循环流量加大，生成大量C02，造成碳源损失，两种情况均不利于谷氨酸生成。二、溶氧对发酵产物的影响对于好氧发酵来说，溶解氧通常既是营养因素，也是环境因素。特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，溶氧的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氰酶(GDH)的酶活下降很快，这可能是由于在高溶氧条件下，剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。取氨基酸生产菌为需氧菌的发酵过程作分析，其就必须在有氧的条件下才能生长、繁殖并合成氨基酸。在氨基酸发酵过程中，前期主要为菌体生长阶段，需要一定量氧参与，如果氧的供应受到限制，就会影响菌体的生长，进而影响到最终的氨基酸产量。如谷氨酸发酵过程L6中，在菌体生长期，溶氧水平过低，则抑制谷氨酸合成，生成大量代谢副产物；溶氧水平过高，前期菌体生长受到高氧抑制，生长慢，耗糖慢，后期由于菌体衰老，导致糖酸转化率偏低。除此而外，溶解氧值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。