【儀器儀表網(wǎng) 專題推薦】本文分享：搖瓶裝液量對(duì)溶氧水平，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度和代謝產(chǎn)物積累的影響。

　　1 、對(duì)溶氧水平的影響

　　溶氧是好氧微生物發(fā)酵的關(guān)鍵限制因素之一。在搖瓶培養(yǎng)中，裝液量直接決定了培養(yǎng)液與空氣的接觸面積以及液層厚度。

　　當(dāng)裝液量較少時(shí)，例如在 250mL 搖瓶中裝液 50mL，培養(yǎng)液的液層較薄，與空氣接觸充分，氧氣能夠快速?gòu)臍庀鄶U(kuò)散至液相，為微生物提供充足的溶氧，滿足其有氧呼吸的需求。以釀酒酵母為例，在低裝液量下，酵母細(xì)胞能夠迅速利用溶氧進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，快速進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，發(fā)酵速度加快 。

　　然而，隨著裝液量增加，液層變厚，氧氣在培養(yǎng)液中的擴(kuò)散路徑變長(zhǎng)，傳質(zhì)阻力增大，溶氧效率降低。當(dāng)裝液量過(guò)高時(shí)，如 250mL 搖瓶裝液 150mL 甚至更多，培養(yǎng)液內(nèi)部溶氧濃度顯著下降，可能無(wú)法滿足微生物對(duì)氧的需求。對(duì)于一些對(duì)溶氧要求苛刻的微生物，如生產(chǎn)青霉素的產(chǎn)黃青霉，溶氧不足會(huì)抑制其生長(zhǎng)和青霉素合成相關(guān)酶的活性，導(dǎo)致青霉素產(chǎn)量大幅下降 。

　　2 、對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度與利用的影響

　　裝液量的變化會(huì)顯著影響培養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和分布。裝液量少，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)濃縮，但總量有限；裝液量多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)雖總量增加，但被稀釋。不同微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的適應(yīng)性存在差異。一些生長(zhǎng)迅速、對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求較高的微生物，在適量增加裝液量以保證營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量時(shí)，能夠更好地生長(zhǎng)。例如，在生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的過(guò)程中，某些酵母菌在較高裝液量下，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足，細(xì)胞能夠大量繁殖，提高單細(xì)胞蛋白的產(chǎn)量 。

　　但營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高或過(guò)低都可能對(duì)微生物生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)生不利影響。過(guò)高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度可能導(dǎo)致滲透壓失衡，影響微生物細(xì)胞對(duì)水分和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；過(guò)低的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度則無(wú)法滿足微生物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物合成的需求。

　　3 、對(duì)代謝產(chǎn)物積累與反饋調(diào)節(jié)的影響

　　微生物在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物，裝液量影響著代謝產(chǎn)物在培養(yǎng)液中的積累程度。裝液量少，代謝產(chǎn)物相對(duì)容易在有限的培養(yǎng)液中積累，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，可能會(huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)生反饋抑制作用。

　　例如，乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生乳酸，在低裝液量下，乳酸快速積累，降低培養(yǎng)液 pH 值，抑制乳酸菌自身的生長(zhǎng)和代謝，影響乳酸的進(jìn)一步合成 。

　　裝液量多，雖然代謝產(chǎn)物被稀釋，但如果微生物生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物總量較大，也可能超出培養(yǎng)液的承載能力，同樣影響發(fā)酵過(guò)程。此外，不同類型的代謝產(chǎn)物對(duì)微生物生長(zhǎng)和發(fā)酵的影響不同。一些次生代謝產(chǎn)物，如抗生素、毒素等的合成和積累還可能與裝液量影響下的微生物代謝途徑變化有關(guān) 。