pH_and_与发酵控制--END

中国科学院研究生院过程所化学工程 王正旺主题 PH与发酵控制 主要内容 1 介绍发酵过程以及生物体如何获得能量2 介绍PH3 举例几种发酵微生物 4 对照酵母发酵与酒精发酵 对照两篇英文论文 5 综述PH及发酵过程的其他影响因素 专有名词LIST 好氧厌氧缓冲细胞再生自养异养光合作用PH 生物体如何获得能量 发酵过程如何发生 所有生命体维持生命的特征就是需要不断补充能量生物体因能量获取方式被区分为 自养型 如植物直接利用光照合成自身能量 光和作用过程如下异养型直接以其他生物体为能量来源 如动物及人类 所有生命体都直接或间接借助光和作用获得能量 因为光和作用是最低端也是最基础的能量获取方式 细胞再生 发酵过程发生在糖酵解之后 糖酵解用于补充微生物繁殖所需要的能量 不管是否有空气存在 均可能发生发酵 氧气存在称之为好氧发酵 无氧气存在则称之为厌氧发酵发酵改变了食品的化学成分 也促进了食品工业的发展 丰富了人类的能量来源 酒精发酵和乳酸发酵是两种典型的发酵类型 酒精发酵借助微生物包括酵母菌 酒精发酵过程公式如下 乳酸发酵可以借助很多微生物发生 乳酸发酵可以用来制造酸奶酒精发酵公式如下 Pyruvicacid NADH lacticacid 乳酸 NAD 副产品是在任何生产过程中都存在的 发酵的副产品是CO2 水分 酒精 乳酸等 PH介绍 PH值是用来反映物质相对酸碱度的指标A 用来反映溶液中氢离子浓度 PH区间通常为0 14 7 0为中性 小于7为酸性 大于7为中性 溶液中H 和OH 是相对平衡的 举例 PH6 0酸性时PH7 0的10倍 PH8 0碱性是PH7 0的10倍缓冲过程通常是弱酸或弱碱与强酸或强碱反应用以维持反应系统在中性附近波动 缓冲过程是必须的 因为强酸或强碱的存在会直接产生损坏性化学反应 导致生物体内失衡 发酵微生物介绍 对微生物而言 发酵最基本的目的是获取维持体内代谢及繁殖所需要的能量 这些微生物包括细菌 酵母菌 霉菌细菌是典型的单细胞生物 只有借助显微镜才能观察到 对某些制药行业来说 细菌发酵时必须的 酵母菌是一些单细胞真菌 并非系统演化分类的单元 酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物 可在缺氧环境中生存 目前已知有1000多种酵母霉菌 是丝状真菌的俗称 意即 发霉的真菌 它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体 但又不象蘑菇那样产生大型的子实体 在潮湿温暖的地方 很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状 絮状或蛛网状的菌落 那就是霉菌 酵母发酵和酒精发酵的对比 英文论文对照 A 酵母发酵对应论文 Yeastandfermentation theoptimalpHlevel Joosten M Peeters M PhilipsvanHornesg Weert TheNetherlandsApril14th2010特点 直接利用实验的方法 得到PH与CO2排放量关系 进而得到最佳PH范围 由以上图表可以看出 在PH4 883 6 063区间内 酵母菌是最有活性的 释放的CO2气体量最高的 换句话说 酵母菌发酵在酸性条件下优于碱性条件 因为PH超过8以后气体排放量明显下降 B酒精发酵相关论文 AmodelforpHdeterminationduringalcoholicfermentationofagrapemustbySaccharomycescerevisiae HubersonAkin C dricBrandam Xu n MiMeyer PierreStrehaianoLaboratoiredeG nieChimique UMRCNRS UPS INPT5503 BP1301 5ruePaulinTalabot 31106ToulouseCedex1 France特点 以酒精酵母为例采用理论推导 MacInnesconvention 方式建立PH控制数学模型 Debbye H uckelmodel 然后用实验数据对模型进行验证 进而实现优化 ExpressionofthepHpH log10 aH log10 H mH CalculationoftheionactivitycoefficientCalculationoftheaveragecoefficientofactivity 理论值与实验数值对照表 A 发酵罐 综述 PH是发酵过程的一个重要因素 但对不同发酵类型及不同发酵微生物都对应不同的最优PH范围 除了PH 影响发酵过程的因素还有 发酵时间 发酵温度 空气量 DO 以及发酵液含盐量等 发酵过程影响因素 发酵时间 以酵母菌发酵为例 发酵时间直接关系产率酵母菌能耐受的最大PH范围为PH4 0 8 5 最佳范围为4 0 6 0在发酵开始前 物料PH通常为5 5 5 8 发酵开始后PH下降至5 0 这是由于发酵过程产生CO2 溶解产生碳酸 空气量对某些