在發(fā)酵培養(yǎng)過程中，pH值是影響微生物生長代謝與產(chǎn)物合成的核心參數(shù)，其穩(wěn)定與否直接決定發(fā)酵效率與產(chǎn)物質(zhì)量，科學(xué)控制pH值是發(fā)酵工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。?
pH值的重要性體現(xiàn)在多個(gè)維度。對微生物而言，每種菌株都有最適pH值范圍，例如細(xì)菌多偏好6.5-7.5的中性環(huán)境，真菌則適合4.0-6.0的微酸性條件。偏離最適范圍會(huì)抑制菌體酶活性，減緩細(xì)胞增殖速度，甚至導(dǎo)致菌體死亡。在產(chǎn)物合成階段，pH值通過影響代謝途徑中的關(guān)鍵酶活性，改變產(chǎn)物合成方向：比如青霉素發(fā)酵中，偏酸性環(huán)境會(huì)促進(jìn)青霉素G的生成，而堿性條件則可能導(dǎo)致副產(chǎn)物增加。此外，pH值還會(huì)影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的溶解度，如堿性過強(qiáng)會(huì)使鈣離子、鎂離子形成沉淀，降低其利用率。?
實(shí)際生產(chǎn)中，pH值的控制方法需結(jié)合發(fā)酵階段動(dòng)態(tài)調(diào)整。常用的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)法是在培養(yǎng)基配方中加入緩沖物質(zhì)，如磷酸鹽、碳酸鈣等，利用其緩沖能力維持pH值穩(wěn)定，適合發(fā)酵初期的輕微波動(dòng)。當(dāng)pH值偏離范圍時(shí)，可采用補(bǔ)料調(diào)節(jié)：酸性過高時(shí)添加氨水、氫氧化鈉溶液等堿性物質(zhì)，堿性過強(qiáng)則補(bǔ)加鹽酸、硫酸或有機(jī)酸(如檸檬酸)，補(bǔ)加過程需通過在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)控，避免局部pH值驟變。?
對于需長期維持穩(wěn)定pH值的發(fā)酵過程，可采用通氣調(diào)節(jié)法，通過改變通入氣體中二氧化碳的濃度影響培養(yǎng)液酸堿度——當(dāng)pH值偏低時(shí)，增加通氣量排出多余二氧化碳；pH值偏高則減少通氣量，利用菌體代謝產(chǎn)生的二氧化碳降低pH值。部分精密發(fā)酵還會(huì)結(jié)合反饋控制系統(tǒng)，將pH傳感器與補(bǔ)料泵聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，控制精度可達(dá)±0.1。?
總之，pH值如同發(fā)酵培養(yǎng)的“隱形指揮棒”，只有通過科學(xué)方法精準(zhǔn)控制，才能為微生物創(chuàng)造較優(yōu)代謝環(huán)境，從而提升發(fā)酵效率、保障產(chǎn)物品質(zhì)，這也是工業(yè)發(fā)酵中實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的核心技術(shù)之一。?
