溶氧对微生物自身生长的影响

溶氧对微生物自身生长的影响

    根据对氧的需求，微生物可分为专性好氧微生物、兼性好氧微生物和专性厌氧微生物。专性好氧微生物把氧作为最终电子受体，通过有氧呼吸获取能量，如霉菌；进行此类微生物发酵时一般应尽可能的提高溶解氧(DO)，以促进微生物生长，增大菌体量。兼性好氧微生物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，如酵母菌；典型如乙醇发酵，对溶DO的控制分两个阶段，初始提供高DO值进行菌体扩大培养，后期严格控制DO进行厌氧发酵。厌氧和微好氧微生物能耐受坏境中的氧，但它们的生长并不需要氧，这些微生物在发酵生产中应用较少。而对于专性厌氧微生物，氧则可对其显示毒性，如产甲烷杆菌，此时能否限制DO在一个较低值往往成为发酵成败的关键。 

    溶解氧对微生物自身生长的影响体现在多个方面，其中对微生物酶的影响是不可忽略的重要因素。研究不同溶氧对谷氨酸发酵中两个关键酶(谷氨酸脱氢酶GDH和乳酸脱氢酶LDH)和代谢流的影响,研究表明,在过低溶氧条件下,TCA循环代谢流量减小,不足以平衡葡萄糖酵解速率,从而刺激了LDH的酶活,使代谢流转向乳酸生成,造成乳酸积累;而过高溶氧，GDH酶活明显降低,且TCA循环流量加大,生成大量CO2,造成碳源损失,两种情况均不利于谷氨酸生成。 

    啤酒工业中，在啤酒的发酵阶段，酵母的繁殖需要有足够的氧气，在除此之外的任何阶段都应极力避免氧的参与。啤酒发酵液总含氧量由酒体溶解氧和瓶颈空气两部分组成，一般情况下，啤酒中的含氧量超过2PPM时对生产就有明显的危害。因为氧气的存在会促使酵母采取有氧呼吸的代谢途径,从而破坏乙醇发酵的厌氧代谢过程。但是,研究表明发酵罐无氧条件下发酵生成的乙醇低于溶氧控制在1%-4%条件下生成的乙醇。这主要是由于无氧条件下的菌体量远远低于有氧条件下菌体量,而乙醇的生成与菌体量有很大的联系。