文档介绍：第四章 发酵过程控制
第四节 氧的供需及对发酵的影响
溶氧控制复****题
1、什么叫呼吸强度、耗氧速率和临界氧浓度。
2、氧从气相传递到细胞内要克服哪些阻力，其
中最大阻力是哪一个。
3、描述供氧与耗氧平衡方程式。
4、溶氧对发酵有何影响。
5、影响氧传递的因素有哪一些。
6、在发酵过程中如何从供氧和需氧两个方面对
溶氧进行控制。
7、溶氧表示方法有哪几种其中哪一种是常用的。
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1 微生物的需氧和溶解氧的控制
一、供氧与微生物呼吸及代谢产物的关系
a. 好气性微生物的生长发育和代谢活动都需要消耗氧气。
（需氧微生物的氧化酶系是存在于细胞内原生质中）。
(各种好气微生物所含的氧化酶体系如过氧化氢酶、细胞色素氧化酶、黄素脱氢酶、多酚氧化酶等的种类和数量不同) 。
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溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因素。
在28℃氧在发酵液中的100％ -1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几秒（分）钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。
氧的供需及对发酵的影响
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二、微生物的吸氧量 呼吸强度和耗氧速率
呼吸强度 是指单位重量干菌体在单位时间内所吸取的氧量 以Qo2，表示〔mmolO2／g干菌体·h〕。
耗氧速率 是指单位体积培养液在单位时间内的吸氧量， 以r表示，单位为〔mmo10 2／L·h]。
微生物在发酵过程中的耗氧速率取决于微生物的呼吸强度和单位体积液体的菌体浓度。
r＝Qo2·X
式中：r——微生物耗氧速率〔mmo1O2／(L·h)；
Qo2 ——菌体呼吸强度，〔mmolO2／(g·h)〕；
X ——发酵液中菌体浓度，(g／L)。
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二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响
CCr
QO2
氧浓度 CL
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
氧的供需及对发酵的影响
微生物对氧的需求
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一般对于微生物： CCr: ＝1～15%饱和浓度
例：酵母 *10-3 -1, %
产黄青霉 *10-2 -1, %
定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧浓度
所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1.
氧的供需及对发酵的影响
微生物对氧的需求
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2 传质理论
一、氧的传递途径与传质阻力
在需氧发酵中，对微生物的供氧过程，首先是气相中的氧溶解在发酵液中，然后传递到细胞内的呼吸酶位置上而被利用。这是一系列的传递过程，
这些传递过程又可分供 氧及耗氧两个方面。
供氧是指空气中的氧气从空气泡里通过气膜、气液界面和液膜扩散到液体主流中。
耗氧是指氧分子自液体主流通过液膜、菌丝丛、细胞膜扩散到细胞内。
氧在传递过程中必须克服一系列的阻力，才能被微生物所利用，这些阻力主要可以归纳成如下几种：
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气泡
液膜
液相主体
胞外液膜
气液界面
液固界面
细胞
细胞膜
细胞内生化反应
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氧从气泡到细胞的传递过程
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