發(fā)酵溶氧濃度對微生物的生長和代謝具有顯著影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1、能量代謝:溶解氧(DO)是好氧微生物進行有氧呼吸的必需條件。專性好氧微生物如霉菌,依賴氧氣作為最終電子受體,通過有氧呼吸獲取能量。因此,DO的充足供應對于這類微生物的生長至關重要。
2、產(chǎn)物形成:在發(fā)酵過程中,DO直接參與某些代謝產(chǎn)物的合成。例如,在啤酒發(fā)酵中,酵母的繁殖需要有足夠的氧氣,而在其他階段則應避免氧的參與,以維持厭氧代謝過程。此外,DO值的變化還會影響微生物代謝途徑,從而改變目標產(chǎn)物的產(chǎn)量。
3、酶活性:微生物的酶活性對氧有著很強的依賴性。例如,在發(fā)酵中,高溶氧條件下乳酸脫氫酶(LDH)活性明顯降低,而低溶氧條件下則相反,這會影響代謝流的方向和產(chǎn)物的形成。

4、生長速率:對于兼性好氧微生物,如酵母菌,雖然它們的生長不一定需要氧,但如果在培養(yǎng)中供給氧,則菌體生長更好。這表明DO的存在可以促進這些微生物的生長速率。
5、環(huán)境因素:對于具有一定氧化還原性質的代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)來說,DO的改變會影響到菌株培養(yǎng)體系的氧化還原電位,進而影響細胞生長和產(chǎn)物的形成。
6、穩(wěn)定性:在黃原膠發(fā)酵中,雖然DO對菌體生長速率影響不大,但對菌體濃度達到最大之后的穩(wěn)定期長短及產(chǎn)品質量卻有著明顯的影響。
7、毒性作用:對于專性厭氧微生物,如產(chǎn)甲烷桿菌,氧可對其顯示毒性,限制DO在一個較低值往往是發(fā)酵成敗的關鍵。
發(fā)酵溶氧濃度對微生物的生長和代謝具有多方面的影響,包括能量代謝、產(chǎn)物形成、酶活性、生長速率、環(huán)境因素、穩(wěn)定性以及毒性作用等。因此,在工業(yè)發(fā)酵過程中,合理控制DO值是提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質量的關鍵。