发酵溶氧浓度对微生物的生长和代谢具有显著影响,主要体现在以下几个方面:
1、能量代谢:溶解氧(DO)是好氧微生物进行有氧呼吸的必需条件。专性好氧微生物如霉菌,依赖氧气作为最终电子受体,通过有氧呼吸获取能量。因此,DO的充足供应对于这类微生物的生长至关重要。
2、产物形成:在发酵过程中,DO直接参与某些代谢产物的合成。例如,在啤酒发酵中,酵母的繁殖需要有足够的氧气,而在其他阶段则应避免氧的参与,以维持厌氧代谢过程。此外,DO值的变化还会影响微生物代谢途径,从而改变目标产物的产量。
3、酶活性:微生物的酶活性对氧有着很强的依赖性。例如,在发酵中,高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显降低,而低溶氧条件下则相反,这会影响代谢流的方向和产物的形成。

4、生长速率:对于兼性好氧微生物,如酵母菌,虽然它们的生长不一定需要氧,但如果在培养中供给氧,则菌体生长更好。这表明DO的存在可以促进这些微生物的生长速率。
5、环境因素:对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说,DO的改变会影响到菌株培养体系的氧化还原电位,进而影响细胞生长和产物的形成。
6、稳定性:在黄原胶发酵中,虽然DO对菌体生长速率影响不大,但对菌体浓度达到最大之后的稳定期长短及产品质量却有着明显的影响。
7、毒性作用:对于专性厌氧微生物,如产甲烷杆菌,氧可对其显示毒性,限制DO在一个较低值往往是发酵成败的关键。
发酵溶氧浓度对微生物的生长和代谢具有多方面的影响,包括能量代谢、产物形成、酶活性、生长速率、环境因素、稳定性以及毒性作用等。因此,在工业发酵过程中,合理控制DO值是提高生产效率和改善产品质量的关键。