数ブラウズ：0 著者：サイトエディタ 公開された： 2022-08-08 起源：パワード
発酵プロセスにおけるpH効果
近くのpHは、微生物の成長にとって非常に重要なパラメーターであり、 製品統合、および発酵のための代謝活動の包括的な指標。
このプロセスは非常に重要です。異なる種の微生物には、pH要件が異なります。最適なpHは、ほとんどのバクテリアでは6.5〜7.5、金型で4.0〜5.8、酵母では3.8〜6.0、アクチノ菌の場合は6.5〜8.0です。 pH適応の範囲は、微生物の生態学に依存します。 pH円周が適切でない場合、微生物の成長と製品合成が阻害されます。さらに、その他の細菌の汚染を防ぐための効果的な尺度でもあり、主要な条件の1つを制御して、微小的な成長を確保します。たとえば、セレビシアの石油は3.5〜5.0のpH範囲でよく成長し、細菌に感染するのは容易ではありません。 pHが50を超えると、酵母の形態が小さくなり、発酵スープが黒くなり、多数の細菌が汚染されます。 pHが30未満の場合、母体の成長が阻害され、細胞は非常に不規則で、自己分解が発生しました。 Bacillus thuringiensisはpH耐性が高く、広いpH範囲でよく成長する可能性があります。 6.0〜10.0の範囲のP細菌の数に有意な差はありませんでした。滅菌後に多数の細菌が成長しますが、後期の結晶の形成を助長しません。 pH> 7.5の場合、芽の発芽期間が長くなるため、滅菌後のpHは約6.8でなければなりません。
同じ微生物の場合、成長環境の異なるpHのために異なる発酵産物が形成される場合があります。たとえば、Aspergillus nigerは、pH 2-3で酸とニュートラル近くのpHでシュウ酸を生成します。酵母はpH 4.5から5.0でアルコールを生成しますが、PH8では発酵産物にはアルコールだけでなく、酢酸とグリセロールも含まれます。たとえば、エアロバクテリアのピロリドキニンキノン（PQQ）に結合したグルコースデヒドロゲナーゼは、培地のpHの影響を強く受けています。カリウム制限培養では、pH 80でグルコン酸は生成されませんが、最もグルコン酸と2-ケトグルコン酸はpH 5.0から5.5で生成されます。組換えヒト血清タンパク質のpHが50未満の場合、プロテアーゼ活性は急速に増加し、これはアルブミン産生に非常に有害です。 pHが56を超えると、プロテアーゼ活性は非常に低く、アルブミンの損失を回避できます。
微生物の成長と生成物合成の最適なpHは必ずしも同じではないかもしれません（しかし、それらは一貫しています。たとえば、ヒアルロン酸産生菌の最適なpHは両方とも7.0です）。たとえば、アセトンブタノール細菌の成長に最適なpHは5.5〜7.0でしたが、発酵の最適pHは4.3〜5.3でした。ペニシリン産生菌の最適なpHは6.5〜7.2でしたが、ペニシリン産生菌の最適なpHは6.2〜6.8でした。これは、ひずみ特性に関連するだけでなく、製品の化学的性質にも関連しています。さまざまな抗生物質の生合成の最適なpHは次のとおりでした。ストレプトマイシンとエリスロマイシンは6.8〜7.3でした。オーレマイシンとテトラサイクリンの値は5.9〜6.3でした。ペニシリンは6.2〜6.8です。したがって、異なる微生物や製品の特性に応じて、発酵中にpHを制御することが非常に重要です。
発酵液のpHの変化が微生物の成長と繁殖、および代謝産物の形成に影響する主な理由は次のとおりです。
私。微生物細胞の原形質膜の電荷を変更します
特定のpH値でのコロイド特性を持つ血漿膜は陽性であり、別のpHが同時に変化すると、栄養素の吸収に影響するイオン透過性の原形質膜の変化を引き起こすと、負に帯電します。培地および代謝産物では、代謝に影響を与えるように漏れます。
ii。酵素活性に直接影響します
酵素は最も適切なpHであるため、微生物細胞における一部の酵素の活性は不適切なPで阻害され、微生物の成長、生殖、代謝も影響を受けます。
iii。代謝プロセスに直接影響します
発酵スープは、重要な栄養素と中間代謝産物が解離し、これらの物質の微生物使用に影響を与えます。微生物を構成する物質のほとんどは、特定のバランスを維持しながら水に分離します。水の解離は水素イオンに関連しているため、水素イオンの濃度はこれらの物質の解離に大きな影響を与え、したがって栄養吸収、酵素活性、分解、微生物の同化に影響します。したがって、pHの変化は、微生物の代謝プロセスの変化につながり、代謝産物の質量と割合が変化するようになります。空気発生菌では、培地培地pH、カリウム栄養培地、Hグルコン酸H0〜55のグルコースデヒドロゲナーゼ、グルコ酸および2-ケトグルコ酸を生成します。さらに、硫黄またはアンモニア栄養制限培地では、細菌はH5ではなくグルコタル酸と2-ケトグルコタル酸を生成しました。
発酵中のpH変化に影響する要因
発酵プロセスでは、pHはしばしば動的な変化です。このpHの変化は、微生物の種と基底培地および発酵条件の組成に依存します。葉状の代謝の過程で、最適な成長pHを作成する力がありますが、外部条件が大きく変化するとpHは連続的に変動します。一方では、微生物は、乳酸、酢酸、クエン酸などの有機酸、または代謝活性によるいくつかのアルカリ物質を分泌し、発酵環境のpH変化につながります。一方、微生物は、発酵培地で酸性物質またはアルカリ物質を使用することにより、発酵液のpH変化を引き起こします。
基底培地の窒素源は、発酵スープのpHに大きな影響を与えます。アンモニアが窒素源として使用される場合、NH;溶液中のNHの形で存在し、r-NHとして使用された後、h+が培地で生成されるため、pHが減少します。 NOが窒素源として使用されている場合、H+が消費され、NOはR-NHに縮小され、pHが上昇します。アミノ酸が窒素源として使用される場合、アミノ酸が利用された後にH+が生成され、pHが減少します。培地のpHは時々変動します。たとえば、培地のタンパク質、グルタミン酸発酵中の他の窒素有機物または尿素は、尿酵素によって加水分解されてアンモニアを放出します。アンモニアがバクテリアで使用されると、pHが再び落ちるとpHが急速に上昇します。発酵の過程で、窒素源を添加すると、アンモニアの添加など、pH変動の状況も現れます。発酵液のpHは最初に急速に上昇し、アンモニアが使用され始めたとき、pHは徐々に減少しました。さらに、発酵中に一度に砂糖または油が添加されすぎると、酸化が不完全になり、有機酸の蓄積が生じ、pHが低下します。実際、発酵スープの測定されたpH変化は、さまざまな反応の組み合わせの結果です。
発酵中のpHの制御
発酵液のpHは、微生物が絶えず吸収し、栄養素を吸収し、排泄する代謝産物を吸収しているため、発酵中に絶えず変化しています。これは、媒体の組成だけでなく、微生物の生理学的特性にも関連しています。各微生物には、成長と発酵に最適なpHがあります。たとえば、リファマイシン産生は、リファマイシンB分子のすべての炭素単位がグルコースに由来するため、成長期におけるグルコースの利用はリファマイシンB産生に特定の影響を与えます。その最適pHの範囲は7.0〜7.5であることが証明されています。
pHが7.0の場合、平均降伏係数は最大値に達します。リファマイシンB発酵のさまざまなパラメーターの中で、平均収量係数は経済的観点から最も重要です。したがって、PH70はリファマイシンB産生に最適な状態です。これらの条件下では、グルコースの消費は主に製品の合成に使用され、適切な量の細菌も確保できます。結果は、成長段階と生産段階のpHがそれぞれ65および7.0に維持された場合、リファマイシンBの収率が発酵プロセス全体の収率よりも14％高いことを示しました。アセトバクターセルロース発酵では、バッチ培養の初期段階でのpHは4.0であり、生産段階でのpHは55に調整されているため、セルロースの収率が大幅に増加し、発酵時間が短くなります。したがって、微生物の特性によれば、微生物を最適な方法で伝播するためには、元の培地の適切なPを制御するだけでなく、髪全体のいつでもHの変化を確認する必要があります。対応する規制を処理し、実行します。
実際の生産では、制御条件が元の場合）、バッファー容量が十分に強力でない場合、Pに対する滅菌の影響に注意を払う必要があります。エネルギークラスと炭素源の比率がバランスが取れている場合、バッファを追加する必要はありません。発酵プロセスでは、酸による弱酸と弱い塩基調整を追加するために使用することも、材料に合わせて発酵条件を改善することができ、培地のpHを調整し、栄養を補うことができ、栄養を補うことができ、増加することができます。培地の濃度は、抑制作業を減少させ、発酵生成物、アミノ酸発酵、元の培地の収率をさらに改善し、一般にPH70程度を調整します。傾斜面の培養、種子培養、長い細菌段階の発酵では、生成物が非常に少ないため、pHの変化はそれほど大きくなく、一般に窒素源が消費され、アミノ酸の蓄積があるため、段階で調整しません。 、pHの変化は大きく、規制および制御する必要があります。たとえば、グルタミン酸発酵の過程では、異なる期間におけるPの異なる細かいペアの利用率が高く、pHの変化は大きく変動します。発酵の初期段階でpHが低い場合、タリは激しく成長し、栄養素を迅速に消費し、正常な代謝に移動し、グルタミン酸を生成せずにタリを成長させます。 pHが高い場合、葉状の成長は好ましくありません。グルコース代謝は遅く、発酵時間は延長されます。ただし、発酵の初期段階では、pHがわずかに高い場合（pH 7.5〜80）、その他の細菌の成長を阻害することが有益です。したがって、pHは、発酵の初期段階では約7.5、発酵中および後期段階で7で制御する必要があります。その理由は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼの最適pHが7.0〜7.2であり、アミノ酸トランスフェラーゼの最適なpHが7.2〜7.4であるためです。トランスグルタミナーゼの発酵では、初期段階でより高いpH（7.0）が細胞成長の遅延期間を短縮する可能性があり、これは酵素の合成に有益です。発酵の中間および後期段階では、pHが低いと、細胞の成長をさらに促進し、より高い製品合成速度を維持できます。
特定の発酵プロセスに適したpHを決定した後、それを制御するためにさまざまな方法が使用されます。まず、発酵媒体の基本的な式を考慮してテストして、発酵プロセスのpH変化が適切な範囲内にあることを確認する必要があります。培地には、酸産生を代謝する物質（グルコース、（NH）SOなど）やアルカリ産生（尿素、ナノなど）、およびバッファリング剤（CACO;など）および発酵プロセスの他の成分を含むため、変化に影響を与えるためにpH、特にCacoは、ケト酸と反応し、バッファーの役割を果たすことができます。バッチ発酵では、この方法は一般にpHの変化を制御するために使用されます。
発酵の過程で、上記の方法で制御ターゲットに到達できない場合、次の方法を使用してpHを調整できます。
私。炭酸カルシウム法の追加
生理学的アルカリアンモニウム塩を窒素源として使用すると、NHが細菌によって使用された後、残りの酸根により液体のpHが低下します。炭酸カルシウムを培地に加えて、pHを調整することができます。乳酸の発酵では、pHの減少によって引き起こされる乳酸産生の減少を防ぐためにpHを調整するために炭酸カルシウムを使用することがよくあります。
ii。アンモニア水流の追加
発酵の過程で、アンモニアを加えて、pHの変化に応じてpHを調整し、窒素源としてNHを供給します。アンモニアは安く、簡単に調達しています。ただし、アンモニア水の効果は高速であり、発酵スープのpH変動に大きな影響を与えます。 P阻害成長を避けるために少量の複数の流れを使用して、Hの出現を防ぐこともできます。特定のフロー追加方法は、細菌、細菌、砂糖の消費、その他の条件の特性に従って決定する必要があります。一般的な制御pH 7.0〜8.0は、自動システムフロー方法を使用するのに適しています。発酵の過程でのアンモニアの使用は、注意を調整するために、アンモニアの量が微生物中毒を引き起こし、呼吸強度の急速な低下をもたらします。したがって、pHを調整したり窒素源を補充したりするためにアンモニアガスが必要な発酵プロセスでは、溶存酸素濃度の変化を監視することにより、アンモニアの過剰摂取中毒から細菌を防ぐことができます。たとえば、PHのアンモニア水流添加制御を使用したストレプトマイシン発酵、P、製品合成で満たされたストレプトマイシン合成の範囲に適したP。
iii。尿素の流れの追加
この方法は現在、私たちの国で広く使用されています。尿素を窒素源として使用してpHを調整すると、pHの変化には特定の規則性があり、制御しやすいです。第一に、換気、動揺、細菌の尿酵素の作用により、元素画分はアンモニアを解放し、pHが上昇します。アンモニアと中成分は、細菌によって使用され、有機酸やその他の中間代謝産物を形成し、還元されます。現時点では、pHを調整し、窒素源をサプリメントするために、尿素を時間内に追加する必要があります。尿素が流れに添加されると、尿素はタルス尿酵素によって分解され、アンモニアが放出されます。アンモニアは、代謝産物を組み合わせてpHを下げるために使用され、特定のpHを維持するために繰り返し流れが実行されます。 pHの変化に加えて、微生物の成長を促進するために、わずかに低いpHを維持するために、細菌の成長と糖の消費発酵のさまざまな段階で少量の多量添加を考慮する必要があります。細菌の成長が加速されると、砂糖の消費が加速され、流れの量がより適切になり、pHがわずかに高くなる可能性があります。残留糖の量が非常に小さく、ポットに近い場合、廃棄物を引き起こさないように、最良のために追加されることもありません。
IV。給餌によってpHを制御します
pH制御は代謝調節と組み合わされ、pHは供給制御によって制御されます。たとえば、ペニシリン発酵の過程で、細菌の生理学的および代謝のニーズに応じて、pHは糖速度を調整することで制御され、ペニシリンの収率は糖の平衡率と比較して25％以上増加します。 pHコントロール。
