溶氧對微生物自身生長的影響

    根據(jù)對氧的需求，微生物可分為專性好氧微生物、兼性好氧微生物和專性厭氧微生物。專性好氧微生物把氧作為最終電子受體，通過有氧呼吸獲取能量，如霉菌；進(jìn)行此類微生物發(fā)酵時(shí)一般應(yīng)盡可能的提高溶解氧(DO)，以促進(jìn)微生物生長，增大菌體量。兼性好氧微生物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，如酵母菌；典型如乙醇發(fā)酵，對溶DO的控制分兩個(gè)階段，初始提供高DO值進(jìn)行菌體擴(kuò)大培養(yǎng)，后期嚴(yán)格控制DO進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧和微好氧微生物能耐受壞境中的氧，但它們的生長并不需要氧，這些微生物在發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用較少。而對于專性厭氧微生物，氧則可對其顯示毒性，如產(chǎn)甲烷桿菌，此時(shí)能否限制DO在一個(gè)較低值往往成為發(fā)酵成敗的關(guān)鍵。 

    溶解氧對微生物自身生長的影響體現(xiàn)在多個(gè)方面，其中對微生物酶的影響是不可忽略的重要因素。研究不同溶氧對谷氨酸發(fā)酵中兩個(gè)關(guān)鍵酶(谷氨酸脫氫酶GDH和乳酸脫氫酶LDH)和代謝流的影響,研究表明,在過低溶氧條件下,TCA循環(huán)代謝流量減小,不足以平衡葡萄糖酵解速率,從而刺激了LDH的酶活,使代謝流轉(zhuǎn)向乳酸生成,造成乳酸積累;而過高溶氧，GDH酶活明顯降低,且TCA循環(huán)流量加大,生成大量CO2,造成碳源損失,兩種情況均不利于谷氨酸生成。 

    啤酒工業(yè)中，在啤酒的發(fā)酵階段，酵母的繁殖需要有足夠的氧氣，在除此之外的任何階段都應(yīng)極力避免氧的參與。啤酒發(fā)酵液總含氧量由酒體溶解氧和瓶頸空氣兩部分組成，一般情況下，啤酒中的含氧量超過2PPM時(shí)對生產(chǎn)就有明顯的危害。因?yàn)檠鯕獾拇嬖跁偈菇湍覆扇∮醒鹾粑拇x途徑,從而破壞乙醇發(fā)酵的厭氧代謝過程。但是,研究表明發(fā)酵罐無氧條件下發(fā)酵生成的乙醇低于溶氧控制在1%-4%條件下生成的乙醇。這主要是由于無氧條件下的菌體量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有氧條件下菌體量,而乙醇的生成與菌體量有很大的聯(lián)系。