柠檬酸发酵PH值控制

柠檬酸调节ph公式
pH表示一个溶液的酸碱程度，是通过测定溶液中氢离子（H+）浓度的负对数
来衡量的。

调节pH可以对许多化学和生物过程产生重要影响。

而柠檬酸（C6H8O7）是一种有机酸，具有调节酸碱平衡的性质。

柠檬酸可以
在水中解离成氢离子及其盐的形式，这种解离过程可以影响溶液的pH值。

柠檬酸的解离过程可以用以下方程式表示：
C6H8O7 ↔ H+ + C6H7O7^-
在上述方程中，柠檬酸（C6H8O7）在水中自发地失去一个氢离子（H+），形
成柠檬酸阴离子（C6H7O7^-）。

这个失去的氢离子可以影响溶液的酸碱性质，从
而调节pH。

通过调节柠檬酸的用量，可以控制溶液中氢离子的浓度，进而影响pH值。

当
需要降低溶液的pH时，可以增加柠檬酸的用量，增加溶液中的氢离子浓度。

反之，当需要升高溶液的pH时，可以减少柠檬酸的用量，降低溶液中的氢离子浓度。

值得注意的是，柠檬酸的调节pH能力有限。

当需要对溶液进行更精确的pH
调节时，可能需要使用更强酸或碱来实现。

总结而言，柠檬酸可以通过其自身的解离过程调节溶液的pH。

通过增加或减
少柠檬酸的用量，可以控制溶液中的氢离子浓度，从而达到所需的pH值。

但是在
实际应用中，需要根据具体情况考虑柠檬酸的调节能力是否足够，可能需要选用其他更强的酸碱来进行调节。

pH值对微生物发酵的影响及其控制一、pH值对发酵的影响发酵培养基的pH值，对微生物生长具有非常明显的影响，也是影响发酵过程中各种酶活的重要因素。

pH值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面：①影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；②影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄；③影响培养基中某些组分的解离，进而微生物对这些成分的吸收；④pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

培养基中营养物质的代谢，是引起pH值变化的主要原因，发酵液pH值的变化乃是菌体代谢的综合效果。

由于pH值不当，可能严重影响菌体的生长和产物的合成，因此对微生物发酵来说有各自的最适生长pH值和最适生产pH值。

各种不同的微生物，对pH值的要求不同。

多数微生物生长都有最适pH值范围及其变化的上下限：上限都在8.5左右，超过此上限，微生物将无法忍受而自溶；下限以酵母为最低(2.5)。

但菌体内的pH值一般认为是中性附近。

pH值对产物的合成有明显的影响，因为菌体生长和产物合成都是酶反应的结果，仅仅是酶的种类不同而已，因此代谢产物的合成也有自己最适的pH值范围，如合成青霉素的最适pH值范围为6.5～6.8。

这两种pH值的范围对发酵控制来说都是很重要的参数。

另外，pH值还会影响某些霉菌的形态。

一般认为，细胞内的H＋或OH－能影响酶蛋白的解离度和电荷情况，改变酶的结构和功能，引起酶活性的改变。

但培养基的H＋或OH－并不是直接作用在胞内酶蛋白上，而是首先作用在胞外的弱酸(或弱碱)上，使之成为易于透过细胞膜的分子状态的弱酸(或弱碱)，它们进入细胞后，再行解离，产生H＋或OH－，改变胞内原先存在的中性状态，进而影响酶的结构和活性。

所以培养基中H＋或OH－是通过间接作用来产生影响的。

pH值还影响菌体对基质的利用速率和细胞的结构，影响菌体的生长和产物的合成。

ｐＨ值对柠檬酸深层发酵的影响与调节控制探讨摘要结合柠檬酸深层发酵的生产实际，就柠檬酸深层发酵过程中ph值对微生物生长和代谢的影响做了深入的探讨，并对柠檬酸深层发酵过程中ph值变化的原因进行了全面分析，以便在生产中采取相应的检测和控制措施，使生产菌在发酵过程中处于最适宜的ph值环境下进行，提高柠檬酸发酵生产率。

关键词柠檬酸；深层发酵；ph值；控制中图分类号 tq920.1 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2009）05-0011-02柠檬酸深层发酵过程中ph值高低直接影响着生产菌（黑曲霉）的代谢活动以及柠檬酸的合成，同时在发酵过程中各种酶促反应也需要在适宜的ph值下进行，因此发酵液的ph值变化是发酵过程中一个重要的控制指标。

探讨ph值对微生物生长和代谢的影响以及引起发酵过程ph值变化的原因，并采取相应的控制措施，对提高柠檬酸深层发酵产酸率具有重要的指导意义。

1 ph值对菌体生长和代谢产物合成的影响微生物生长的ph值范围很广，大多数ph值在5～9之间，其活动的ph值范围也存在最高、最适、最低三基点。

ph值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面：一是影响酶的活性，当ph值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；二是影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄；三是影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用；四是ph值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

另外，ph值还会影响某些霉菌的形态。

根据不同微生物生长的最适ph值不同，可将微生物分为嗜酸性、嗜碱性、嗜中性微生物；同种微生物的生长最适ph值和产物积累ph值往往不一致，即使在产物积累阶段，由于ph值不同，也可能会得到不同的发酵产物。

2 柠檬酸深层发酵过程ph值的适宜范围确定微生物发酵的最适ph值范围，目的是促使发酵产物的产量最大。

果酒发酵ph变化曲线
果酒发酵的pH变化曲线通常呈现出以下几个阶段：
1. 初期阶段：在果酒发酵的开始阶段，pH值通常较高，大约
在4.5-5.5之间。

这是因为果汁中含有一定量的有机酸，如柠
檬酸和苹果酸，它们导致果汁偏酸性。

2. 主发酵阶段：随着酵母菌开始发酵糖分，产生乙醇和二氧化碳，pH值开始逐渐下降。

这是因为乙醇是弱酸，其产生导致
酒液酸度增大。

这个阶段pH值通常维持在3.0-4.0之间。

3. 缓慢下降阶段：当乙醇浓度达到一定水平时，酵母菌的生长逐渐减弱，导致发酵速度变慢。

这个阶段pH值会稍微缓慢下降，但整体变化不大。

4. 稳定阶段：当酵母菌的活动几乎停止时，pH值将趋于稳定。

根据果酒的风味要求，最终的pH值通常在3.0-3.5之间。

需要注意的是，不同果酒的发酵过程和pH变化曲线可能会有
所不同，因为果酒的配方和酵母菌种类的不同会对发酵过程产生影响。

以上的变化曲线是一般情况下的概括。

工业发酵主要类型及主要控制参数工业发酵是利用微生物在适宜条件下生长和代谢产物的过程。

它是一种常见的生物技术方法，广泛应用于食品、药品、饲料和化妆品等行业。

工业发酵可以分为多种类型，每种类型都有其特定的控制参数。

1.醇类发酵：醇类发酵是指利用微生物将可溶性糖转化为醇类化合物的过程。

常见的醇类发酵包括乙醇发酵和丙酮发酵。

乙醇发酵主要利用酵母菌将葡萄糖转化为乙醇，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

丙酮发酵主要利用丙酮菌将二糖转化为丙酮，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

2.酸类发酵：酸类发酵是指利用微生物将可溶性糖转化为有机酸的过程。

常见的酸类发酵包括乳酸发酵、醋酸发酵和柠檬酸发酵。

乳酸发酵主要利用乳酸菌将葡萄糖转化为乳酸，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

醋酸发酵主要利用醋酸菌将酒精转化为醋酸，主要控制参数包括温度、氧供给和培养基成分。

柠檬酸发酵主要利用柠檬酸菌将糖转化为柠檬酸，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

3.氨基酸发酵：氨基酸发酵是指利用微生物将有机物质转化为氨基酸的过程。

常见的氨基酸发酵包括谷氨酸发酵、赖氨酸发酵和组氨酸发酵。

谷氨酸发酵主要利用谷氨酸菌将有机物质转化为谷氨酸，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

赖氨酸发酵主要利用赖氨酸菌将有机物质转化为赖氨酸，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

组氨酸发酵主要利用组氨酸菌将有机物质转化为组氨酸，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

4.抗生素发酵：抗生素发酵是指利用微生物产生抗生素的过程。

常见的抗生素发酵包括青霉素发酵、链霉素发酵和红霉素发酵。

青霉素发酵主要利用青霉菌将有机物质转化为青霉素，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

链霉素发酵主要利用链霉菌将有机物质转化为链霉素，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

红霉素发酵主要利用红霉菌将有机物质转化为红霉素，主要控制参数包括温度、pH值、氧供给和培养基成分。

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发酵工艺控制(pH值参数)发酵工艺控制——pH对发酵的影响及控制录入时间:2010-8-13 9:19:45 来源：青岛海博《微生物工程》发酵过程中培养液的pH值是微生物在一定环境条件下代谢活动的综合指标，是一项重要的发酵参数。

它对菌体的生长和产品的积累有很大的影响。

因此，必须掌握发酵过程中pH的变化规律，及时监测并加以控制，使它处于最佳的状态。

尽管多数微生物能在3～4个pH单位的pH范围内生长，但是在发酵工艺中，为了达到高生长速率和最佳产物形成，必须使pH在很窄的范围内保持恒定。

一、PH对发酵的影响微生物生长和生物合成都有其最适和能够耐受的pH范围，大多数细菌生长的最适pH范围在6.3～7.5，霉菌和酵母生长的最适pH范围在3～6，放线菌生长的最适pH范围在7～8。

有的微生物生长繁殖阶段的最适pH范围与产物形成阶段的最适pH范围是一致的，但也有许多是不一致的。

表7-1列举了几种生长最适pH范围与产物形成最适pH范围不一致的例子。

pH还会影响菌体的形态。

例如，产黄青霉细胞壁的厚度随pH的增加而减小；当pH低于6时，菌丝的长度缩短，直径为2～3μm，当pH=7或>7时，直径为2～18μm，酵母状膨胀菌丝的数目增加。

pH下降后，菌丝形态又恢复正常。

pH 还影响细胞膜的电荷状态，引起膜的渗透性发生改变，进而影响菌体对营养物质的吸收和代谢产物的形成。

对产物的稳定性同样有影响。

除此之外，pH对某些生物合成途径有显著影响。

例如，丙酮丁醇发酵中，细菌增殖的pH范围是5.5～7.0为好，发酵后期pH=4.3～5.3时积累丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸含量增加。

又如，黑曲霉在pH=2～3时产生柠檬酸，pH近中性时，积累草酸和葡萄糖酸。

谷氨酸发酵中，pH=7或微碱时形成谷氨酸，pH酸性时产生N—乙酰谷酰胺。

从以上看出，为要更有效地控制生产过程，必须充分了解微生物生长和产物形成的最适pH范围。

黑曲霉生产柠檬酸的发酵工艺流程1.首先，选择适当的黑曲霉菌种作为发酵的起始种。

First, choose the appropriate Aspergillus Niger strain as the starting culture for fermentation.2.将黑曲霉菌种接种到含有适量碳源和氮源的发酵基质中。

Inoculate the Aspergillus Niger strain into a fermentation medium containing suitable amounts of carbon and nitrogen sources.3.确保发酵基质的pH值在合适的范围内，通常为3.0至6.0。

Ensure that the pH of the fermentation medium is within the appropriate range, typically between 3.0 and 6.0.4.控制发酵温度在25°C至35°C之间，提供适宜的温度条件。

Control the fermentation temperature between 25°C and 35°C to provide suitable conditions for growth.5.确保发酵过程中的通气充足，以促进微生物的生长和代谢活动。

Ensure adequate aeration during the fermentation processto promote microbial growth and metabolic activity.6.在发酵过程中定期监测黑曲霉的生长情况和产酸量。

Regularly monitor the growth of Aspergillus Niger and the production of citric acid during the fermentation process.7.当黑曲霉的生长达到高峰并且产酸量稳定时，进行收获。

柠檬酸技术方案柠檬酸是一种广泛应用的有机酸，具有良好的溶解性、稳定性和可再生性，被广泛应用于食品、制药、化妆品等领域。

为了提高柠檬酸的生产效率和质量，以下是一种优选的柠檬酸生产技术方案。

1.菌种培养优化选择适合柠檬酸生产的微生物菌种，如亚洲枯草杆菌(Acidocella cellulolytica)。

通过优化菌种培养条件，如温度、pH值、碳源和氮源的含量等，提高菌种的生长速度和柠檬酸产量。

2.培养基优化选择适合柠檬酸生产的培养基，如含有蔗糖、玉米浆等碳源和酵母粉、豆粉等氮源的培养基。

通过优化培养基的成分和比例，提高柠檬酸的产量和纯度。

3.发酵过程控制控制发酵过程中的温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等条件，提高柠檬酸产量和纯度。

例如，控制发酵温度在30-35摄氏度，pH值在4-5之间，保持适当的氧气供应和搅拌速度，可以促进柠檬酸的生产。

4.废物资源回收利用将发酵过程中产生的废水和废酵母等废物进行处理和利用。

例如，可以利用生物膜反应器(Biological Membrane Reactor)技术，对废水进行处理，回收有机物质和水资源。

同时，将废酵母进行干燥和粉碎，作为饲料添加剂或其他用途。

5.产品提纯技术通过提纯技术，将发酵液中的柠檬酸分离纯化，提高柠檬酸的纯度和质量。

常用的提纯技术包括离子交换、蒸馏、结晶等。

选择适合柠檬酸提纯的方法，并优化操作条件，可以得到高纯度的柠檬酸产品。

6.产品包装和储存对柠檬酸产品进行适当的包装和储存，确保产品的质量和稳定性。

选择适合的包装材料和方式，防止柠檬酸与空气、水分等不良因素接触，避免产品的污染和变质。

同时，选择适当的储存条件和温度，延长产品的保质期。

优选的柠檬酸生产技术方案可以提高柠檬酸的生产效率和质量，降低生产成本，具有较好的应用前景。

但在实际生产中，还需考虑生产设备的选型和操作管理的改进等因素，以进一步提高柠檬酸的生产效益。

柠檬酸发酵PH值控制柠檬酸深层发酵过程中ph 值高低直接影响着生产菌（黑曲霉）的代谢活动以及柠檬酸的合成，同时在发酵过程中各种酶促反应也需要在适宜的ph 值下进行，因此发酵液的ph 值变化是发酵过程中一个重要的控制指标。

探讨ph值对微生物生长和代谢的影响以及引起发酵过程ph 值变化的原因，并采取相应的控制措施，对提高柠檬酸深层发酵产酸率具有重要的指导意义。

1 结果与讨论1、ph值对菌体生长和代谢产物合成的影响微生物生长的ph 值范围很广，大多数ph 值在5～9 之间，其活动的ph 值范围也存在最高、最适、最低三基点。

ph值对微生物的生长繁殖和产物合成的影响有以下几个方面：一是影响酶的活性，当ph 值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；二是影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄；三是影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用；四是ph值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

另外，ph值还会影响某些霉菌的形态。

根据不同微生物生长的最适ph值不同，可将微生物分为嗜酸性、嗜碱性、嗜中性微生物；同种微生物的生长最适ph值和产物积累ph值往往不一致，即使在产物积累阶段，由于ph值不同，也可能会得到不同的发酵产物。

2、发酵过程中ph值的检测发酵过程中ph值的检测十分重要，只有通过检测ph值才能及时发现发酵ph值的变化规律，判断发酵是否处在相应的最适宜ph 值范围之内，并及时做出相应的调节和控制。

实际生产中，通常采用ph试纸和ph电极对ph值进行测量。

采用取样测量发酵ph值，正常发酵每班间断取1～2 次，由于间断取样不能及时反映发酵过程的ph值，不利于发酵控制，而且多次取样会造成发酵液的浪费和环境的污染。

目前已试制成功适合于发酵过程适时监测ph值的电极，能连续测定并记录ph值的变化，将信号放大输出并显示或者记录下来，实现在线检测。

发酵技术中的PH控制1 pH值对菌体生长和代谢产物形成的影响pH表示溶液氢离子浓度的负对数，纯水的[H+]浓度是10-7mol/L，因此pH为7，pH ＞7呈碱性，pH＜7呈酸性，pH值差1时，其[H+]浓度就相差10倍。

最高、最适、最低三基点，主要是影响微生物活动环境的离子强度、细胞膜的透性及膜上的带电性和氧化-还原电位、酶活性。

❖不同种类微生物，对pH要求不同；❖酵母：pH 3.8－6.0❖细菌：pH 6.5－7.5❖霉菌：pH 4.0－5.8❖放线菌：pH 6.5－8.0同种微生物对pH变化的反映不同。

如，石油代蜡酵母pH 3.5－5.0 生长良好，不易染菌；pH >5.0时，易染细菌；pH <3.0时，生长受抑制，易自溶；❖pH不同，微生物代谢产物不同。

❖❖pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响❖❖微生物生长和发酵的最适宜pH可能不同。

❖❖影响酶的活性，当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢；❖影响微生物细胞膜所带电荷的状态，改变细胞膜的通透性，影响微生物对营养物质的吸收和代谢产物的排泄；❖影响培养基中某些组分的解离，进而微生物对这些成分的吸收；❖pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

❖影响氧的溶解和氧化还原电势的高低；❖pH值影响孢子发芽；举例：❖影响菌体的生长：产黄曲霉的细胞壁的厚度就随pH值的增加而减小：其菌丝直径在pH6.0时为2～3 μm；pH7.4时为2～18 μm，并呈膨胀酵母状；pH值下降后菌丝形态又会恢复正常。

❖影响产物合成：合成青霉素的最适pH值范围为6.5～6.8。

❖影响产物稳定性：β-内酰胺抗生素沙纳霉素的发酵中，pH在6.7～7.5之间时抗生素的产量相近，高于或低于这个范围，合成受到抑制。

在这个pH值范围内，沙纳霉素的稳定性未受到严重影响；但pH>7.5时，稳定性下降，半衰期缩短，发酵单位也下降。

柠檬酸生产基本知识柠檬酸（CA），又名枸橼酸，分子式为C₆H₈O₇，是一种重要的有机酸，为无色晶体，无臭，有很强的酸味，易溶于水，是酸度调节剂（GB2760—2014）和食品添加剂。

生产工艺：1.菌种的培养在柠檬酸的工业生产中都采用微生物发酵法，而有价值的只有几种曲霉菌和酵母菌，其中黑曲霉菌是工业中具有竞争力的菌种，酵母中竞争力强的有解脂假丝酵母和季也蒙赤酵母等。

黑曲霉是在琼脂上培养的，在琼脂上成局限菌落，在室温下培养10~14天，成为丰富密集的孢子梗，菌落为黑色，有时也为深褐黑色。

考虑到柠檬酸生产菌应具有产酸能力强和耐柠檬酸浓度高的特点，可采用酸性滤纸法、变色圈法和单孢子移植法将黑曲霉分离出来，以避免其他杂菌干扰，使其成为生产柠檬酸用黑曲霉。

酵母的培养可用于柠檬酸生产的酵母有解脂假丝酵母和季也蒙假丝酵母2种。

前者有很强的分解脂肪的能力，较好的炭源是正烷烃。

后者可由烷烃发酵生成柠檬酸，也可由糖类发酵生成柠檬酸，酵母发酵pH值为3.5~4.0。

2.发酵1940年，H.A.克雷伯斯提出三羧循环学说以来，柠檬酸的发酵机理逐渐被人们所认识。

已经证明，糖质原料生成柠檬酸的生化过程中，由糖变成丙酮酸的过程与酒精发酵相同，亦即通过E-M途径（二磷酸己糖途径）进行酵解。

然后丙酮酸进一步氧化脱羧生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸缩合成为柠檬酸并进入三羧循环途径。

柠檬酸是代谢过程中的中间产物。

在发酵过程中，当微生物体内的乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性很低、而柠檬酸合成酶活性很高时，才有利于柠檬酸的大量积累。

发酵工艺分表面发酵和固体发酵，按不同工艺制备不同原料的培养基，然后进行蒸料。

蒸料的目的是将淀粉糊化，并进行灭菌。

蒸料时要使物料受热均匀，蒸汽通畅，边蒸边加料，把料加在冒汽的地方，逐层加入。

蒸好的物料要扬散摊凉，当温度降至37℃以下，即可补水接种，装盘发酵，发酵终点以酸度来决定，定期测定酸度，保证在酸度最高时出料，以免柠檬酸被细菌分解。

柠檬酸酵母代谢
柠檬酸是酵母菌发酵过程中的代谢产物之一。

在发酵过程中，酵母菌通过糖酵解途径将葡萄糖分解成丙酮酸，丙酮酸进一步脱羧形成乙酰CoA，乙酰CoA再经过一系列反应转化为柠檬酸，并存储在细胞内。

柠檬酸在酵母菌的代谢中具有调节细胞内的pH值、参与柠檬酸循环、抑制其他微生物的生长等作用。

同时，酵母菌也能降解柠檬酸，但降解途径比较复杂，需要多种酶的参与。

在酵母菌的代谢过程中，柠檬酸的含量受到其降解和合成两个方面的调控。

当酵母菌处于低pH值环境时，其降解柠檬酸的能力会受到抑制，同时柠檬酸的合成也会受到影响。

此外，酵母菌的代谢中间产物丙酮酸可以转化为乙酰CoA，乙酰CoA再经过一系列反应转化为柠檬酸。

在这个过程中，柠檬酸是整个TCA（三羧酸）循环中的中间产物之一。

TCA循环是酵母菌和许多其他微生物在有氧呼吸过程中的关键代谢途径。

总体而言，柠檬酸是酵母菌发酵过程中的代谢产物之一，其合成和降解受到多个因素的调控。

在酵母菌的代谢过程中，柠檬酸还参与了丙酮酸代谢和TCA
循环等过程。