发酵生产中常采用的pH调整措施与注意事项有哪些？

 

百欧博伟生物：在发酵生产中，pH是影响微生物生长、代谢产物合成及发酵效率的关键参数。为了维持适宜的pH范围，常采用以下调整措施：

 

一、物理化学方法

 

1、酸碱溶液调节

 

酸液（如硫酸、盐酸、磷酸）：用于中和碱性代谢产物（如氨类），降低pH。

 

碱液（如NaOH、KOH、氨水）：用于中和酸性代谢产物（如乳酸、乙酸），提高pH。

 

操作方式：通过在线pH传感器实时监测，自动或手动添加酸/碱溶液。

 

2、缓冲剂添加

 

在培养基中添加缓冲盐（如磷酸盐、碳酸钙、柠檬酸盐），通过其缓冲能力减少pH波动。

 

应用实例：碳酸钙（CaCO）在乳酸发酵中可中和乳酸，维持pH稳定。

 

二、生物调控方法

 

1、碳氮比（C/N）调节

 

高碳源（如葡萄糖）：代谢产酸，可能降低pH；需配合补加氮源（如尿素、氨水）以平衡。

 

低碳源：减少酸性代谢物积累，防止pH过度下降。

 

2、流加补料策略

 

分批补料：通过分阶段补加碳源或氮源，避免因底物一次性消耗导致的pH剧烈波动。

 

pH-stat控制：根据pH变化自动补加底物（如葡萄糖），维持代谢平衡。

 

三、原位中和法

 

中和剂添加

 

针对特定代谢产物添加中和剂，例如：

 

乳酸发酵中投加CaCO，中和乳酸生成乳酸钙沉淀。

 

谷氨酸发酵中补加尿素，中和α-酮戊二酸的酸性。

 

四、通气与搅拌控制

 

好氧发酵：增加通气量可加速CO排出，防止因CO溶解导致pH下降。

 

厌氧发酵：通过调节搅拌速率或通气类型（如氮气保护）间接影响pH。

 

五、微生物代谢调控

 

菌种选育：筛选耐酸/耐碱菌株或代谢途径优化的工程菌，减少pH敏感性。

 

诱导调控：通过添加诱导剂（如金属离子、前体物质）改变代谢方向，减少酸性/碱性副产物积累。

 

六、集成控制策略

 

自动化系统：结合在线pH传感器、PLC控制系统和补料泵，实现pH动态平衡。

 

模型预测控制：利用代谢动力学模型预测pH变化趋势，提前调整补料或中和剂用量。

 

七、注意事项

 

避免过度调节：频繁添加强酸/强碱可能对菌体造成损伤，需控制添加速率。

 

经济性考量：工业规模中需权衡缓冲剂或中和剂的成本与效果。

 

产物分离影响：某些中和剂可能增加后续产物提取难度。

 

通过上述措施的组合应用，可实现发酵过程中pH的精准控制，从而提升菌体生长速率、产物得率和发酵过程稳定性。

 

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