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保兴发酵罐:发酵过程中微生物对溶氧的需求

时间: 2019-12-18来源: 作者:

  原创: 芦山雪

  好氧微生物对溶氧的需求

  在好氧微生物液态发酵中,溶氧的控制至关重要,那么我们就有必要掌握微生物的氧气需求。


  比耗氧速率(呼吸强度)(QO2):是指单位重量的干菌体每小时消耗的氧量,单位为mmol( O?)/[g(干菌体)h]。

  摄氧率(r):摄氧率(OUR):单位时间内单位体积培养液中微生物摄取氧的量,记作x:菌体干重,单位QO2的范围一般在R范围一般范围

  由公式可以看出,微生物在发酵过程中的摄氧率和菌体生物量、呼吸强度有关。而呼吸强度受以下五个因素影响:

 ?。?)菌种,不同的微生物,有着不同的代谢情况,其呼吸强度不同,R范围一般范围25-100mmol/L.H。此外同种微生物在生产不同的产物时,呼吸强度也不相同,如果产物从TCA循环获得,则呼吸强度较高。

 ?。?)菌龄,对于摄氧率,微生物在适应期由于生物量低,菌体处于适应环境阶段,摄氧率较低;菌体处于对数生长阶段时,微生物的呼吸强度QO2最高,此时R值随着生物量的增加而增加,平衡期和衰亡期由于受菌体本身呼吸强度及很多限制条件影响,摄氧率会相应降低。

 ?。?)培养基,培养基中碳源的种类和浓度是影响呼吸强度非常重要的因素,同种微生物,生产同种物质,在利用不同碳源时,呼吸强度不同,对氧气都需求不同,比如毕赤酵母在利用甘油,甲醇,山梨醇的时候对氧气的需求是不同的,其根本原因还是在其代谢途径不同。

 ?。?)有害物质,微生物进入稳定期后,会不断释放一些次级代谢产物,这些代谢产物很多对微生物本身是有害的,会抑制微生物的生长,从而降低呼吸强度。

 ?。?)发酵条件,pH,温度会影响微生物的生长状态,从而影响微生物的呼吸强度,从而影响摄氧率。端午节 划龙舟分割线发酵液中的溶解氧,一般,在28℃,氧气在发酵液中的100%的空气饱和浓度只有0.25mmol/L,这些氧气仅仅能够维持微生物20-50s时间的正常代谢。在一定条件下(温度和压力),液体中溶解氧的浓度不在增加,则该浓度称之为该状态下的饱和溶解氧浓度(C*),单位mmol/L,mg/L。

  影响饱和氧浓度的因素--温度

  可以看出,温度越高,则溶氧浓度越低,那么当温度为121℃时,则溶氧浓度是接近0%的,因此在灭菌时矫正溶氧电极0点也是可行的。

  影响饱和氧浓度的因素--发酵液性质

  一般情况,发酵液中物质的浓度高,则氧气的溶解度则低。

  因此在0.1MPa,25℃下,发酵液中最高溶氧浓度也只有影响饱和氧浓度的因素--氧分压氧分压越高,则溶氧浓度越高,通入纯氧的情况下,饱和氧浓度可以达到43gmg/L端午节 划龙舟分割线临界氧浓度:在微生物发酵过程中,当溶解氧浓度较低时,呼吸强度随溶解氧浓度的增加而增加,当溶解氧浓度达到某一值后,呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化,此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度(Respiratory critical oxygen concentration),以C临界(mg/L,mmol/L)表示。

  氧饱和度:发酵液中氧的浓度/临界氧的浓度

  好氧微生物的一般临界氧浓度为:0.003-0.05mmol/L,1-15%饱和浓度临界氧浓度是不影响呼吸或产物合成的最低溶解氧浓度(critical oxygen concentration),一般在0.003-0.05mmol/L之间,发酵液的溶解氧浓度大于此浓度。如果用空气氧饱和浓度表示,细菌和酵母的临界氧值为3%--10%,放线菌为5%--30%,霉菌为10%--15%。

  如果认定矫正溶氧100%点时,为饱和空气浓度,那么,一般30%的溶氧水平(氧气浓度:0.25mmol/L*0.3=0.075mmol/L)就可以满足大多微生物的需求。

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