好氧微生物的氧化酶系存在于細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)中，因此，微生物只能利用溶解于液體中氧。發(fā)酵液中溶解氧的多少，一般以溶解氧系數(shù)Kd值表示。由于各種好養(yǎng)微生物所含的氧化酶體系(如過氧化氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、黃素脫氫酶等)的種類和數(shù)量不同，在不同環(huán)境條件下，各種需氧微生物的吸氧量或呼吸程度不同。 微生物的吸氧量常用呼吸強(qiáng)度和耗氧速率來(lái)表示。呼吸強(qiáng)度是指單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)的吸氧量。呼吸強(qiáng)度可以表示微生物的相對(duì)需氧量，但是當(dāng)培養(yǎng)液中有固體成分存在，對(duì)測(cè)定有困難，這時(shí)可用耗氧速率來(lái)表示。微生物在發(fā)酵過程中的耗氧速率取決于微生物的呼吸強(qiáng)度和單位體積液體的菌體濃度。 微生物的耗氧速率受發(fā)酵液中氧濃度的影響，各種微生物對(duì)發(fā)酵液中溶解氧濃度有一個(gè)最低要求，這一溶解氧濃度叫做“臨界氧濃度”表示。在臨界氧濃度以下微生物的臨界氧濃度一般為0.003-0.05(mmol/L)。 不同種類的微生物需氧量不同，一般為25-100mmolO2/(L ?h)，但也有個(gè)別菌很高。同一種微生物的需氧量，隨菌齡和培養(yǎng)條件不同而異。菌體生長(zhǎng)和形成代謝產(chǎn)物時(shí)的耗氧量也不同。一般幼齡菌生長(zhǎng)旺盛，其呼吸強(qiáng)度大，但是種子培養(yǎng)階段由于菌體濃度低，總的耗氧量也較低，晚齡菌的呼吸強(qiáng)度弱，但是，在發(fā)酵階段，耗氧量大。培養(yǎng)基豐富的耗氧量也大。 氧是一種難溶氣體，在25℃、1.01×105Pa下，氧在純水中的溶解度為1.26 mmol/L。氧在水、鹽或酸溶液中的溶解度。空氣中的氧在水中的溶解度為0.25 mmol/L左右。在相同條件下，培養(yǎng)基中含有大量的有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽，由于鹽析等作用造成氧在培養(yǎng)基中的溶解度更低，約為0. 21 mmol/L。 在好氧深層培養(yǎng)中，氧氣的供應(yīng)往往是發(fā)酵過程能否成功的重要限制因素之一。如果外界不能及時(shí)地供給氧，這些溶解氧只能維持微生物菌體15-20 s的正常呼吸，隨之就會(huì)被耗盡，微生物的呼吸就會(huì)受到抑制。 在發(fā)酵過程中，微生物只能利用溶解狀態(tài)下的氧。因此，就必須采取強(qiáng)化供氧。在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)過程中，氧供給可以通過搖瓶機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)搖瓶中的微生物供氧。 對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)的深層發(fā)酵罐供氧采用通風(fēng)方式通入無(wú)菌空氣，為了提高供氧效率，還必須控制攪拌速率。通風(fēng)和攪拌的目的就是提供微生物生長(zhǎng)和代謝所需要的氧，并使微生物在培養(yǎng)液中處于懸浮狀態(tài)以及提高代謝產(chǎn)物的傳遞速度。 本文參考《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》一書。 相關(guān)鏈接 消泡劑在水處理中的重要作用

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