pH值的影响
在发酵过程中，pH值的变化取决于所用的菌种、 培养基和培养条件。如果pH值的波动导致其偏理 了细胞所需的最适范围，将会引起各种酶活力的 改变，影响细胞代谢。酵母细胞利用酵母细胞利 用葡萄糖产酸产气，发酵时产生的有机酸（主要 是乙酸）可导致发酵液的pH值降低。另外细胞释 放的CO2也会导致pH的降低。
1.提高机械搅拌速率 适当提高搅拌转速，增加气液接触面积，有利于 氧的传递，但搅拌速率过大会使发酵泡沫过多， 反而会导致DO降低。 2. 增大空气流量 空气流量的增大减小了氧传质工程中的气膜阻力， 有利于氧的传递吸收。但过大的流量会形成“过 载”现象，使大量发酵液蒸发，引起浓缩和粘度 上升。
压力的影响
啤酒酵母的高密度发酵
生物与食品工程学院 Xxxxxx
xxxxxxxxx
组员
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 是发酵工业最常用的菌种之一
在发酵中如果单方面提高发酵 液中的碳源含量，酵母菌就会 生成乙醇或乙酸，但其生物量 则有所下降；如果将碳源保持 在最低水平，就会限制酵母的 生长。而利用分批补料发酵的 方式，既可以满足高密度 发酵 时酵母细胞对营养源的大量需 求，又能减少生长抑制物质的 产生。
啤酒酵母的最适PH4.5~5.0.我们发酵用PH=5.0 调节PH用氨水或者硫酸铵，可以视情况随同补料一 块添加
接种量的影响
• 接种量是指移入的种子液和培养液体 积的比例，它的大小决定了菌种在发 酵罐中的生长速度。过多过少都不好， 在一定范围内增加接种量有利于菌体 的生长。因此，接种应根据实际情况 确定接种量。
培养基汇总
种子培养基：蔗糖25g/L，尿素3g/L，KH2PO4
10g/L,MgSO4 2.5g/L,微量元素10 ml/L，维生素液
15ml/L，pH 5.0
发酵培养基：（NH4）2SO4 15g/L，KH2PO4 8.0g/L，
溶解氧（DO）的影响
DO是发酵工程中的一个关键限制因素，是高 细胞密度发酵过程中影响酵母生长的重要因 素之一。在高密度发酵的后期由于细胞密度 的扩增，耗氧量极大，发酵罐的各项物理参 数不能满足对氧的供给，造成DO下降，细胞 生长减慢。
溶解氧（DO）范围：40%<DO<60%.
增加发酵液中DO的方法
在高细胞密度发酵过程中，如果葡萄糖浓度 超过其一阈值，碳源供给量高于酵母所能同 化的速率，即使是在供氧充足的条件下也会
发生克拉布特里（Crabtree）效应而产生乙
醇，而糖的有氧氧化受到抑制，这是对发酵 不利的。所以要对营养物的配比进行优化
解决途径：在实际发酵中，基质 浓度和碳源氮源比例主要依靠流 加补料来实现和维持。（碳氮比、 流加量、流加频率）
ZnSO4 0.4g/L.
流加培养基：KH2PO4 9.0g/L,MgSO4 2.5g/L,K2SO4 3.5g/L,NaSO4 0.28g/L,蔗糖500g/L（流加补料，用于 维持高比生长速率或者高产物生产速率）
微量元素配方和维生素配方
• 微量元素:在1L溶液中含有EDTA15g，
znso45.75g,Mncl20.32g,Cuso40.50g,C ocl20.47g,Na2MoO40.48g,Cacl22.9g,F eso42.8g,121℃湿热灭菌20min待用。
我们用的培养基类型
种子培养基：蔗糖25g/L，尿素3g/L，KH2PO4
10g/L,MgSO4 2.5g/L,微量元素10 ml/L，维生素液
15ml/L，pH 5.0（供发酵前菌体大量生长繁殖）
发酵培养基：（NH4）2SO4 15g/L，KH2PO4 8.0g/L，
MgSO4 3.0g/L,微量元素液 10 ml/L，消泡剂 0.3ml/L，
在常见的小型发酵罐中接种量范围在 5%~10%。我们取最大接种量10%
后期补料量及参数
• 发酵开始是为分 批发酵，当作为 碳源的蔗糖耗尽 后，表现为DO的 突然升高和CO2 产生量、O2消耗 量的突然上升， 这时开始流加培 养。
生产条件总汇
• 接种量：10% • 温度：30℃ • PH：5.0 • DO溶解度：40%~60% • 罐压：0.05Mpa • CO2溶解度：1%~3% • 转速：300rpm~600rpm • 调节PH：氨水或者硫酸铵 • 补料时间：有待观察（2~4h左右） • 通气量：50~100L/h
• 维生素：在1L溶液中含有维生素H0.05g， 泛酸钙1.0g，烟酸1.0g，肌醇25.0g,对氨基 苯甲酸0.2g，硫胺素1.0g，吡哆醇1.0g。
培养基配制注意事项
1.碳源与氮源分开灭菌，防止“美 拉德反应”产生有毒物质抑制菌体 生长； 2.蔗糖要单独灭菌后加入，尿素和 维生素液通过微孔滤膜过滤除菌后 加入； 3.为防止焦糖化反应，将碳水化合 物pH调至低于4.0灭菌
影响酵母高细胞密度发酵的因素
• 培养基的营养物质 • 溶解氧（DO） • 压力 • CO2 • 温度 • pH值 • 发酵液的流变学 • 接种量 • 生长抑制性物质
培养基的营养物质的影响
所需营养物质：水分、碳源物质、 氮源物质、无机元素、的代 谢变化和产物的合成。在发酵前期，碳源和氮源的 浓度迅速下降，在中后期主要用于合成产物，其浓 度下降趋于平稳。碳源和氮源的比例偏小，会导致 细胞生长旺盛，提前衰老自溶；而其比例偏大，则 细胞繁殖数量少，代谢不平衡，不利于产物积累。
在发酵工程中必须保持罐压为正压，如果 罐压为0或者负压，则会造成细胞的染菌， 甚至造成整罐发酵液的废气。罐压增高能 适度增加氧在发酵液中的溶解度，但二氧 化碳在水中的溶解度要比氧大30倍，溶解 过多的二氧化碳会造成细胞染菌，所以罐 压也不能太高。
我们选取的罐压为0.05Mpa.
CO2的影响
酵母生长过程中产生大量的CO2对细胞 具有直接的毒害作用，而且溶解于发酵 液中会导致pH值的下降。发酵液中的 CO2的溶解度达到7.04%就可抑制酵母 细胞的生长，高于4%则生长下降，一 般发酵液中的CO2的溶解度应控制在 1%~3%之间。