黑曲霉发酵生产柠檬酸的影响因素
影响黑曲霉发酵生产柠檬酸品质主要有三个因素,分别是:温度、PH值、氧浓度。
(1)温度控制
温度是影响微生物生长发育及代谢活动的主要因素,一切代谢活动都与其本身的酶系统的活力密切相关,黑曲霉菌种生长过程中的酶活力要在最适宜的温度下才能得以发挥,黑曲霉属嗜热微生物,最适生长温度为35-37 0C,一般在采用淀粉质原料的深层发酵中,由于培养基中固形物较多,对菌其保护作用,一般温度控制为 (35士1℃)如温度过低则生长代谢慢,反之代谢加快,使得酶活力降低,菌丝会提前衰老,自溶。
(2) pH控制
pH值是微生物生长的一个重要的环境参数,在生化反应过程中,必须严格控制,否则会严重影响微生物代谢的进行和代谢产物的合成,黑曲霉柠檬酸生长菌生长发育适宜在pH3-7。一般认为柠檬酸发酵在菌种生长期,pH维护在4.5,而当柠檬酸积累时,即产酸期最适宜pH在2-3之间,pH3. 0以上容易产生草酸。在pH5. 0容易产生葡萄糖酸,因此p143.。以下是柠檬酸积累的条件。菌种在培养过程中具有一定调节环境pH值的能力,当外界条件发生变化时,pH将会不断产生波动,次外,营养剂和C02也会影响pH值。
(3)溶解氧浓度 (DO)控制
黑曲霉柠檬酸产生菌是严格的好氧微生物。在生长,繁殖,产酸中均需要氧,若供氧不足,若供氧不足,将会抑制微生物中的生产和代谢的进行,为此,柠檬酸发酵过程中应保持一定的溶解氧浓度量,搅拌浆转速和发酵罐的压力而影响溶解氧浓度 (DO)的主要因素有供给的空气黑曲霉生长,繁殖所需的能量是通过呼吸作用来获得的。即葡萄糖彻底氧化为二氧化碳C02和水H2O,产生大量ATP,此过程需要大量的氧。
黑曲霉柠檬酸产生菌葡萄糖生成柠檬酸理论总反应为:
根据 R.Marchal等测定,柠檬酸发酵过程氧的消耗速率变化为下图2-2所示:
由图可知,由于菌体生长过程中呼吸作用,消耗大量的氧气、特别当菌体生长接近最大值时 (20-40h)即旺盛的对数生长期时,其需氧达到最高峰,其后 (一般24-30h)菌体生长缓慢,进入产酸期。氧的消耗率立即降到一个较低的水平,并一直维持到发酵终了。