不同氮源对柠檬酸发酵的影响
发酵过程控制 pH
二、pH对发酵的影响
（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的 活性时使菌的新陈代谢受阻
（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而 改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及 代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行
（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离， 从而影响微生物对这些物质的利用
（4）pH影响代谢方向。 pH不同，往往引起菌体代谢过程
不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。
例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸，在pH近中性 时，则产生草酸。
例：pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响
X
四
生长
合成
环
素
pH
pH对菌体生长影响比产物合成影响小 例 青霉素：菌体生长最适pH3.5~6.0,产物合成最适 pH7.2~7.4
四环素：菌体生长最适pH6.0~6.8，产物合成最适 pH5.8~6.0
三、发酵过程最佳pH的确定
原则：有利于菌体生长和产物的合成。 一般根据实验结 果确定。
配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况
最适pH与菌株，培养基组成，发酵工 艺有关。应按发 酵过程的不同阶段分别 控制不同的pH范围。
发酵最适pH的确定
第八章 发酵过程控制
pH对发酵过程影响及控制
pH是微生物代谢的综合反映，又影响代谢的 进行，所以是十分重要的参数。
发酵过程中pH是不断变化的，通过观察pH变 化规律可以了解发酵的正常与否。
一、发酵过程pH变化的原因
1、基质代谢
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、 醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一。
发酵培养基组成优化对化工产品发酵性能的影响
发酵培养基组成优化对化工产品发酵性能的影响发酵培养基是微生物发酵过程中的重要组成部分，直接影响着化工产品的发酵性能。
通过对发酵培养基的组成进行优化，可以提高发酵过程的效率和产量。
本文将从不同方面讨论发酵培养基组成优化对化工产品发酵性能的影响。
首先，发酵培养基的碳源是影响发酵性能的关键因素之一。
常用的碳源包括葡萄糖、木糖、果糖等。
不同的碳源对微生物的生长和代谢有着不同的影响。
选择合适的碳源可以提高微生物的产量和速率。
例如，某些微生物对果糖的利用能力更强，将果糖作为主要碳源可以提高产品的产量。
其次，发酵培养基的氮源对微生物的生长和代谢也有重要影响。
氮源可以分为有机氮源和无机氮源两类。
有机氮源如蛋白胨、酵母膏等可以提供微生物所需的氨基酸和其他生长因子，有助于细胞生长。
而无机氮源如铵盐、硝酸盐则提供了微生物合成蛋白质所需的氮元素。
合适的氮源选择可以提高微生物的生长速度和产量。
此外，微量元素对微生物的生长和代谢也起到重要的辅助作用。
常用的微量元素包括铁、锌、钙等。
这些微量元素通常以盐的形式添加到发酵培养基中。
微量元素的添加可以促进微生物的代谢过程，增加产物的合成能力。
pH值是另一个影响发酵性能的重要因素。
发酵过程中，微生物对pH值的适应范围有一定要求。
过高或过低的pH值会抑制微生物的生长和代谢，导致发酵产物的产量下降。
因此，通过控制发酵培养基的pH值可以提高发酵性能。
一般来说，微生物的pH适应范围在6.0-8.0之间。
另外，温度和氧气含量也对发酵过程有重要影响。
微生物对温度和氧气的需求各不相同。
温度过高或过低会影响微生物的生长和代谢。
氧气含量过高或过低也会对发酵过程产生负面影响。
因此，控制适宜的温度和氧气含量是优化发酵性能的重要步骤之一。
此外，发酵培养基中还可以添加一些增效剂来提高发酵的效果。
增效剂可以通过调节微生物的代谢通路、提供必要的辅助物质等方式，增加产物的合成能力。
常用的增效剂包括酵母提取物、维生素等。
有机氮源在微生物发酵中的应用分析
有机氮源在微生物发酵中的应用分析摘要：目前，经济发展迅速，在生物技术飞速发展下，微生物发酵产品受到人们的广泛喜爱。
氮源作为微生物生长的主要营养物质之一，通常分为有机和无机两种，较为常见的有机氮源有蛋白胨、玉米浆、酵母粉等，尤其是酵母类氮源在发酵行业中的应用十分普遍，如乳酸菌发酵、生物防腐剂、透明质酸等等，具有天然无污染等特性，被广大发酵企业认可和使用。
关键词：有机氮源；微生物发酵；应用分析引言在生物科技不断发展的过程中，采取有机氮进行微生物发酵的优势也日渐明显，可以更好的生产人们日常所需物品，且经济效益与社会效益、生态效益更好。
在实际应用过程中，其具备一定的优势，本文对其特点进行分析，以便进一步针对性发展并应用有机氮，促使整体生产质量的全方位提升。
1常用有机氮和应用途径1.1 腺嘌呤与蛋白胨腺嘌呤作为酵母浸粉成分之一，其在肌苷合成的过程中起到了决定性作用。
通过添加不同浓度的酵母浸粉，对肌苷会产生不同的影响，在添加浓度为1.6%～1.8%时，最有利于肌苷积累。
除了腺嘌呤之外，蛋白胨也是十分常见的氮源，蛋白胨的种类相对较多，不同的部分营养成分存在着不同之处，每一种生物所需的氮源及其量也存在着不同。
比如在枯草芽孢杆菌积累肌苷的过程中，采用不一样的蛋白胨，产生的肌苷也有所不同，因此需要选择合适的种类，以产生积极作用。
从其本质而言，蛋白胨由䏡、胨、肽、氨基酸等多种物质组成，在水解后才会发挥作用，水解程度不同也会对细胞产生不同作用。
一般副干酪乳杆菌对蛋白胨水解程度没有明显要求，但对于部分菌种来说，蛋白胨中多肽的分布、分子量大小对其生长代谢具有一定的影响，还需要结合具体情况进行针对性应用，才可以取得更好的应用效果，规避常见的生产活动问题。
值得一提的是，每一种物质彼此之间都具备着相互作用，酵母浸粉、蛋白胨都是微生物生长繁殖的必需品，二者要搭配使用。
相较而言，酵母浸粉蛋白分子更小一些，有利于菌体吸收，可促进其生长。
柠檬酸研究概况
柠檬酸研究概况[摘要]：全文介绍了柠檬酸的性能，发展概况，生产过程及方式，影响因素等。
对现工业化运行的柠檬酸主要生产工艺的技术特点进行了具体的分析，阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。
[关键词]：柠檬酸；发酵；发酵影响因子引言柠檬酸(也称构椽酸)是重要的有机酸, 是柠檬、袖子、柑橘、葡萄等水果天然酸味的主要成分。
天然柠檬酸在自然界中分布很广，天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。
1 柠檬酸的性质柠檬酸结构式：化学名称：2-羟基-1,2,3-三羧基丙烷英文名称2：2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acidCAS No.：77-92-9EINECS号：201-069-1[1]柠檬酸分子式：C6H8O71.1柠檬酸的物理性质在室温下，柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸，在潮湿的空气中微有潮解性。
它可以以无水合物或者一水合物的形式存在：柠檬酸从热水中结晶时，生成无水合物；在冷水中结晶则生成一水合物。
加热到78 °C时一水合物会分解得到无水合物。
在15摄氏度时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。
1.2柠檬酸的化学性质从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。
加热至175°C时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。
柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离；加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。
天然柠檬酸在自然界中分布很广，天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。
人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的，可分为无水和水合物两种。
柠檬酸是世界上以生物化学方法生产量最大的有机酸, 酸味柔和爽快, 人口即达到最高酸感,后味延续时间较短，柠檬酸钠则是柠檬酸的钠盐, 水解后生成起主要作用的柠檬酸，所以柠檬酸(钠) 是重要的食品添加剂, 广泛用于食品工业, 可调节食品酸度, 增强食品感，在我国允许果酱、饮料、罐头、调味料和糖果等使用，国家标准没有明确规定使用限量。
讨论操作参数对厌氧发酵的影响。
讨论操作参数对厌氧发酵的影响。
操作参数是指对于厌氧发酵过程中可以调节的参数，包括温度、pH值、碳源、氮源、微生物代谢产物等。
1. 温度：温度是影响厌氧发酵最重要的因素之一。
不同厌氧微生物在适宜的温度下有不同的代谢特性。
例如，嗜热厌氧菌适宜的温度为50~80℃，而嗜寒厌氧菌则适宜在10~25℃下生长。
通常，在30~40℃下进行厌氧发酵是较为常见的操作温度范围。
2. pH值： pH值是另一个影响厌氧发酵的重要参数，它关系到厌氧微生物代谢产物的种类和产量。
不同的厌氧微生物在适宜的pH范围内有较高的耐受性。
比如，产氢的嗜酸厌氧菌适宜的pH值范围为4.0~5.5，而产甲烷的嗜碱厌氧菌则适宜的pH值范围为7.5~8.5。
3. 碳源：有机碳气化为原料是厌氧发酵过程的关键。
不同碳源的利用率和产物种类不同，具体的选择与实现取决于微生物种类和厌氧反应器的设计。
例如，在产生生物氢的生物反应器中，葡萄糖和淀粉能够更快被厌氧菌转化，产量也更高。
4. 氮源：氮源是厌氧反应器中需要额外添加的化合物，以支持微生物生长和代谢。
在过程中，良好的氮源和适当的比例不仅可以促进厌氧菌的生长，还可以提高产物的选择性和产量。
5. 微生物代谢产物：在不同的厌氧反应器中，微生物代谢产物的种类和产量不同。
代表性的产物包括甲烷、氢气、乙醇、丙酮等。
这些代谢产物反过来会对厌氧菌的生长和代谢产生影响。
例如，甲烷在适宜的实验室条件下会抑制生产生物氢的厌氧微生物的生长。
所以加强代谢产物的检测对于发酵过程的监测和控制有重要意义。
不同氮源对作物的影响
铵态氮与硝态氮的差异铵态氮肥：氮肥中氮素的形态是氨( NH3)或铵离子(NH4+)。
例如液态氨、氨水、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等。
硝态氮肥：氮肥中氮素的形态是硝酸根(NO3-)。
如硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙。
硝、铵态氮肥：氮肥中含有铵离子和硝酸离子两种形态的氮。
如硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵。
酰胺态氮肥：主要有尿素植物可以大量吸收的氮，是铵态氮和硝态氮，也可吸收少量有机态氮，如尿素和结构比较简单的氨基酸。
铵态氮是还原态，为阳离子；硝态氮是氧化态，为阴离子。
它们所带的电荷不用，在土壤中的行为以及对植物的营养特点也不一样。
不能简单地说哪种形态好，哪种形态不好。
它们的好坏与施用条件和作物种类等有关。
铵态氮在带阴离子的土壤胶体中容易被吸附，而硝态氮则不能被吸附，具有更大的移动性。
硝态氮被植物吸收后，要经过硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还原成铵态氮后，才能进一步合成氨基酸。
不同作物施用两种形态氮的反应往往不一。
水稻施用铵态氮的效果比硝态氮好。
因为水稻幼苗根中缺少硝酸还原酶，对硝态氮不能很好利用。
除水稻本身原因外，水田中施用硝态氮易于流失，而且在淹水条件下的反硝化作用也是氮素损失的原因。
因此，在水稻田施用硝态氮肥，有资料认为其肥效只有铵态氮肥的60%—70%。
而与此相反的是烟草和蔬菜，它们是喜硝态氮的作物。
硝态氮肥极易溶解，在土壤中活动性大，能迅速提供作物氮素营养，同时，又易于流失，肥效较短。
这种特性符合烟草的要求，叶片要生长快，在适当时候又能落黄“成熟”。
而且硝态氮有利于烟草体内形成柠檬酸、苹果酸等有机酸，烤出的烟叶品质好，燃烧性好。
蔬菜施用硝态氮产量高，如硝态氮低于肥料全氮的50%，产量明显下降。
因此，生产烟草、蔬菜专用肥时，氮肥中要有一定比例的硝态氮。
但由于在土壤水分、温度、通气条件适宜时，铵态氮可经硝化作用，氧化成硝态氮。
所以，烟草、蔬菜也不是绝对不能施用含铵态氮的肥料。
另外，施用硫酸铵等生理酸性肥料作物生长不好，往往不是由于铵态氮肥不宜，而是由于生理酸性造成的。
微生物发酵工艺及其控制简述
微生物发酵工艺及其控制简述罗宗学（云南大学生命科学学院云南昆明 650091）摘要：根据操作方式不同，发酵工艺分为间歇发酵，连续发酵和流加发酵三种类型，其中流加发酵在生产和科研上应用最为广泛。
在发酵工艺中反映发酵过程变化的参数分为物理参数、化学参数和生物学参数三大类，这些参数的变化直接影响到发酵工业的生产率和产物品质。
本文从对发酵工艺过程影响较大的发酵温度、pH值、溶解氧、泡沫、菌体浓度和基质、发酵时间等6个方面阐述如何进行发酵工艺的控制，为实现发酵产业的经济效益最大化提供必要的理论依据。
关键字：发酵工艺变化参数影响和控制发酵是指通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的过程。
早在2000多年前，我国就有了酿酒、制醋的发酵技术，那时候发酵完全属于天然发酵。
20 世纪40年代中期，美国抗菌素工业兴起，大规模生产青霉素，建立了深层通气发酵技术。
1957年，日本微生物生产谷氨酸盐(味精)发酵成功，大大推动了发酵工程的发展。
70年代开始，随着基因工程、细胞工程等生物过程技术的开发，以石油为原料生产单细胞蛋白，使发酵工程从单一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物过渡，从单纯依靠农产品发展到利用矿产资源，如天然气、烷烃等原料的开发。
80年代，随着学科之间的不断交叉和渗透，微生物学家开始用数学、动力学、化工工程原理、计算机技术对发酵过程进行综合研究，人们能按需要设计和培育各种工程菌，在大大提高发酵工程的产品质量的同时，节约能源，降低成本，使发酵技术实现新的革命。
发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
影响发酵过程发的因素很多，包括物理的（如温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、表观粘度、浊度、料液流量等），化学的（如质浓度、pH、产物浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、废气中氧及二氧化碳浓度、核酸量等）和生物的（如菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、基质消耗速率、关键酶活力等）三大类。
不同氮源对高效稻杆降解复合菌系LZF-12发酵性能的影响
不 同氮源对 高效稻杆 降解 复合茵 系 Ｌ Ｚ Ｆ 一 １ ２ 发酵性 能的影 响
李文哲 ，郑文玲 ，郑 国香 ，徐凤 花 ，朱 婷
（东北农业大学工程 学院，哈尔滨 １ ５ ０ ０ ３ ０）
摘 要 ：以 东北 农业 大学 生 物质 能研 究 中心 筛 选的 高效 中温稻 秆 降解 复合 系 Ｌ Ｚ Ｆ 一 １ ２为研 究 对 象 ，在
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2009年第3期
试验研究
麦麸
棉柏玉米粉蛋白质含量15～20％
35～40％
8～12％
不同氮源对柠檬酸发酵的影响
石河子长运生化有限责任公司（832000）夏胜洁
摘要本研究立足于以玉米粉为原料，利用黑曲霉生产柠檬酸，对添加不同的氮源进行研究，以提高糖酸转化率和缩短发酵周期为目的。
关键词
氮源；糖酸转化率；发酵周期；周期
中图分类号：Q 946.81+8.6
文献标识码：B
文章编号：1008-0899（2009）06-0001-02
在正常生产情况下，柠檬酸在黑曲霉细胞内不会积累，而且柠檬酸是黑曲霉的良好碳源。
柠檬酸积累是菌体代谢失调的结果。
柠檬酸发酵需要的条件：磷酸盐浓度低；氮源用NH 4+盐；PH 值低（低于2.0）；溶氧量高。
黑曲霉柠檬酸生产菌的PFK 酶是酵解途径中第一个调节酶，也是决定EM P 途径代谢流量的最重要的关键酶。
此酶受正常的生理浓度范围的柠檬酸和ATP 的抑制，为AM P 、Pi 、NH 4+所激活，NH 4+还能有效地解除柠檬酸和ATP 对PFK 酶的抑制。
NH 4+在细胞内的生理浓度水平下，PFK ，酶对柠檬酸不敏感，考察柠檬酸发酵时，PFK 酶的这些效应物在细胞内的浓度表明，NH 4+浓度与柠檬酸生产率有密切的关系，并且显示在锰缺乏和充足条件下显著差别，可以认为，锰的效应是通过铵离子浓度升高而减弱了柠檬酸对PFK 酶的抑制［1］。
能作为氮源的原料很多在考虑氮源用量时，应考虑原料中的含氮量和培养基的碳氮比以控制霉菌的长势。
氮源不足长菌弱，发酵期延长，且易染杂菌。
而氮源过足则曲霉长势过旺，产酸率显著下降。
从生长角度看，黑曲霉可以利用很多无机和有机氮源，尤其偏好于无机氮源，并且在发酵柠檬酸中途添加NH 4+盐也有优越性［2］。
从NH 4+的代谢调节作用考虑，NH 4+在发酵过程中，尤其在产酸阶段不应受限［3］。
国内玉米粉发酵生产柠檬酸工艺也在不断的探索不断的完善，工艺已日趋成熟。
国内各柠檬酸厂由于地域的不同在柠檬酸发酵中添加的氮源也不同，究竟哪种氮源最适合黑曲霉柠檬酸发酵，达到柠檬酸生产的最好经济效益，可以提高糖酸转化率和缩短发酵周期。
针对添加不同的氮源对柠檬酸生产的影响进行了研究。
氮源分有机氮源和无机氮源，本文分别选取具有代表性的有机氮源麦麸、棉柏、玉米液化液，和无机氮源硫酸铵、硫酸氢铵，将其加入柠檬酸发酵的生产培养基内，研究这些氮
源是否能促进产酸。
针对以上问题分别作了500ml 摇瓶实验和5m 3小试验罐实验。
1
500ml 摇瓶实验材料和方法1.1实验材料
菌种：黑曲霉，Co827。
分离：斜面、培养基。
5°BX 土豆汁（加蔗糖）+琼脂粉20g/l PH 自然。
玉米粉，α-淀粉酶，麦麸、棉柏，硫酸铵、硫酸氢铵氨1.2实验仪器
500ml 三角瓶、150ml 三角瓶、250ml 三角瓶、100ml 定容瓶、500ml 定容瓶、2000ml 烧杯、玻璃棒、50ml 碱式滴定管。
1.3实验设备
不锈钢电热恒温水浴锅，
DZ 型恒速无级调速搅拌器，GB4027.1-83手提式压力蒸汽消毒器，P270型普通摇床，XSP-2C 显微镜。
1.3实验方法
玉米清夜的制备。
采用间接液化法，将本厂自磨玉米粉与洁净水按17％～20％浓度在2000ml 烧杯内调浆，将2000ml 烧杯放入水浴锅内升温，升温到玉米淀粉将糊化温度时，按比例加入α-淀粉酶。
当碘试合格后将2000ml 烧杯从水浴锅内取出，留小部分液化液待用，将剩余液化液的清夜与玉米渣分离，留玉米清夜备用。
摇瓶培养基的制备。
将玉米清液分别和麦麸、棉柏、液化液、
硫酸铵、硫酸氢铵按合适碳氮比添加每瓶摇瓶装量50ml （麦麸、棉柏、玉米粉的蛋白质含量如附表1），分装入洁净的500ml 三角瓶，并用干净四层纱布封口并扎上牛皮纸，在蒸汽灭菌锅内灭菌，121℃30分钟，冷却待用。
测定摇瓶培养基的总糖和还原糖、蛋白质含量。
1.4实验步骤
表11--
石河子科技
接种。
将灭过菌的500ml三角瓶在无菌室内接入黑曲霉菌种。
摇瓶培养。
将接种后的摇瓶称重M1，上摇床，摇床转速300r/min，温度37℃，培养时间72小时。
摇瓶测量。
培养时间达到后，下摇床称摇瓶重量M2，置片做镜检，测定酸度，按下列方法求得的酸度为实际产酸。
实际产酸（％）＝（50-失重）×测量酸度/50×100％
失重（以g计）=M1-M2
2分析测定
2.1总糖的测定方法
先用7.5ml分析纯浓H2SO4将所需样品水解为葡萄糖后，再用费林氏滴定法测定。
2.2还原糖的测定方法
费林氏滴定法。
2.3蛋白质的测定方法
凯氏定氮法。
2.4酸度测定
发酵液1ml所消耗的0.1429mol的NaOH的毫升数即为酸度。
35M3试验罐实验
3.1实验方法
将大生产上直接液化法生成的玉米液化液经过过滤加入5m3实验罐中，加入氮源，按合适的碳氮比调整到所需要的浓度。
采用实消121℃灭菌30分钟，实消完毕后，降温至38℃。
在无菌条件下接种，一级发酵。
5m3实验罐为二挡搅拌，转速为180转/分钟，7.5千瓦电机。
3.2分析测定
总糖、还原糖、蛋白质、酸度的测定同摇瓶测定方法。
4试验结果
4.1摇瓶试验结果（表2）
4.25M3试验罐试验结果（表3）
表中总糖、产酸、转化率、周期均为平均值。
麦麸棉柏液化液硫酸铵硫酸氢铵总糖（％）15.2014.815.4015.1215.20还原糖（％） 6.4 6.27.0 6.7 6.6
酸度（％）14.314.114.213.813.5表2
麦麸棉柏液化液硫酸铵硫酸氢铵总糖（％）14.514.314.8014.0014.12酸度（％）13.5013.8013.4012.6012.80转化率（％）93.1096.5090.5490.0090.56周期（小时）6861656260表3
5结论及讨论
由实验结果可以得结论：糖酸转化率高,周期相对短的是加棉柏的，其次是加麦麸的，剩余三种结果相对较差。
以棉柏为氮源黑曲霉菌球形态较均匀，且紧密。
以麦麸为氮源的黑曲霉菌球形态相对较松散，有时菌球形态较不均匀。
用液化液、硫酸铵、硫酸氢铵为氮源时，菌球形态有时会很不均匀，且菌球过于紧实，从而不利于黑曲霉产酸率。
此实验还存在不足，因为此实验中的上罐实验为一级发酵实验，而与大生产也存在一定的差距。
一级发酵和大生产的碳氮比是有一定的差距，对于大生产此结论还不成熟，而且对于原料也存在一定的地域差异，每个地域的原料如玉米因各地种植季节，日照时间，以及土壤的差别都影响着玉米内各种微量元素的含量。
而麦麸、棉柏、硫酸铵、硫酸氢铵则由于各地生产加工工艺的不同而其内的微量元素的含量也不相同。
参考文献
［1］金其荣等.《有机酸发酵工艺学》.北京：中国轻工业出版社，1995
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2 --。