第八节二氧化碳对发酵的第八节二氧化碳对发酵的第八节二氧化碳对发酵的第八节二氧化碳对发酵的影响及控制影响及控制影响及控制影响及控制l二氧化碳的来源：是微生物的代谢产物，二氧化碳的来源：是微生物的代谢产物，也是某些合成代谢的一种基质。也是某些合成代谢的一种基质。l二氧化碳对发酵的影响：二氧化碳对发酵的影响： 1、对菌体；、对菌体； 2、对产物。、对产物。一、二氧化碳对发酵的影响一、二氧化碳对发酵的影响1 1、对菌体：、对菌体： CO2效应：在发酵生产中不同微生物或某一生长效应：在发酵生产中不同微生物或某一生长阶段对二氧化碳有着特殊的要求（促进或必须）；阶段对二氧化碳有着特殊的要求（促进或必须）； 通常对菌体生长有抑制作用。排气中高于通常对菌体生长有抑制作用。排气中高于4时，时，糖代谢和呼吸速率下降。糖代谢和呼吸速率下降。例如，发酵液中例如，发酵液中CO2CO2的浓度达到的浓度达到1.6101.610-1-1molmol，就会严重抑制酵母的，就会严重抑制酵母的生长；当进气口生长；当进气口CO2CO2的含量占混合气体的的含量占混合气体的80%80%时，酵母活力与对照相时，酵母活力与对照相比降低比降低20%20%。2 2、对产物：、对产物： 需占一定的比例（或分压），过高、过低产需占一定的比例（或分压），过高、过低产量都会下降；量都会下降；如精氨酸发酵，如精氨酸发酵，P PCO2CO20.12100.12105 5PaPa。 CO2对某些发酵产生抑制作用。对某些发酵产生抑制作用。 如：抗生素，组氨酸等；如：抗生素，组氨酸等； 二氧化碳可通过改变二氧化碳可通过改变pH而影响发酵生产。而影响发酵生产。CO2作用于膜脂质核心部位，改变膜流动性及作用于膜脂质核心部位，改变膜流动性及表面电荷密度，影响膜运输效率，导致细胞生表面电荷密度，影响膜运输效率，导致细胞生长受限制，形态改变；（长受限制，形态改变；（HCO3- 影响细胞膜的影响细胞膜的膜蛋白）膜蛋白）也可产生反馈作用，使也可产生反馈作用，使pH下降，与其他物质反下降，与其他物质反应，与生长必需金属离子形成碳酸盐沉淀，过应，与生长必需金属离子形成碳酸盐沉淀，过分耗氧，引起溶解氧下降等，影响菌体生长和分耗氧，引起溶解氧下降等，影响菌体生长和产物合成。产物合成。CO2CO2对细胞的作用机制：对细胞的作用机制：二、二氧化碳浓度的控制二、二氧化碳浓度的控制发酵液中发酵液中CO2浓度的影响因素：浓度的影响因素： 细胞呼吸强度；细胞呼吸强度； 发酵液流变学特性；发酵液流变学特性； 通气搅拌程度；通气搅拌程度； 罐压大小；罐压大小； 设备规模。设备规模。二氧化碳浓度的控制方法：二氧化碳浓度的控制方法：调节罐压、通气量和搅拌速度；调节罐压、通气量和搅拌速度；通气搅拌调节通气搅拌调节CO2的溶解度：在的溶解度：在3 m3发酵罐中进行发酵罐中进行四环素发酵试验，发酵四环素发酵试验，发酵40 h以前，通气量减小到以前，通气量减小到75 m3h，搅拌为，搅拌为80 rmin，提高，提高CO2的浓度；的浓度；40 h以后，通气量和搅拌分别提高到以后，通气量和搅拌分别提高到110 m3h和和140 rmin，降低，降低CO2浓度，使四环素产量提高浓度，使四环素产量提高2530。补料（青霉素：补糖，增加补料（青霉素：补糖，增加CO2 产生，降低产生，降低pH。）。）CO2释放与发酵过程参数释放与发酵过程参数pH及操作参及操作参数补糖速率的关系数补糖速率的关系在青霉素发酵中在青霉素发酵中补糖将引起排气补糖将引起排气CO2增加，同时增加，同时pH下降下降。 糖糖、CO2、pH三者的相关性三者的相关性，被青霉素工业生产上用于补料被青霉素工业生产上用于补料控制的参数，并认为排气控制的参数，并认为排气CO2的变化比的变化比pH变化更为敏感，所变化更为敏感，所以测定排气以测定排气CO2释放率释放率 （CER）来控制补糖速率来控制补糖速率。 补糖与溶氧及补糖与溶氧及pH协同控制协同控制补糖速率与补糖速率与CER控制控制 补糖对排气补糖对排气CO2和和pH的影响的影响