搅拌器转速是如何影响发酵过程中微生物的代谢途径的？

常州源奥流体科技有限公司2025-04-11

搅拌器转速主要通过影响发酵液中的溶氧水平、物质传递效率以及剪切力等因素，进而对发酵过程中微生物的代谢途径产生影响，具体如下：溶氧水平微生物的代谢过程通常需要氧气参与，不同的代谢途径对溶氧的需求不同。搅拌器转速会直接影响发酵液中的溶氧水平。适当提高转速，能增加发酵液与空气的接触面积和混合程度，提高溶氧速率，使溶氧水平升高。这有利于需氧代谢途径的进行，例如在谷氨酸发酵中，提高转速增加溶氧，可促进谷氨酸合成途径中相关酶的活性，使代谢流朝着合成谷氨酸的方向进行。若转速过低，溶氧不足，微生物可能会启动厌氧代谢途径来维持生命活动。如在酒精发酵中，当溶氧较低时，酵母会通过糖酵解途径将葡萄糖转化为**酸，然后在无氧条件下进一步转化为酒精和二氧化碳。物质传递效率搅拌器转速影响发酵液中营养物质、代谢产物等的传递效率。较高的转速能使营养物质更均匀地分布在发酵液中，及时被微生物吸收利用，从而影响微生物的代谢途径。比如在青霉素发酵中，适当提高转速可加速培养基中碳源、氮源等营养物质向菌丝体的传递，促进青霉素合成相关的代谢途径，提高青霉素的产量。同时，转速加快也有利于代谢产物的排出，避免其在细胞周围积累而对代谢途径产生反馈抑制。例如在柠檬酸发酵中，较高的转速有助于及时将柠檬酸排出细胞，解除柠檬酸对柠檬酸合成酶的反馈抑制，使代谢途径持续向柠檬酸合成的方向进行。剪切力搅拌器转速决定了发酵液中剪切力的大小。适度的剪切力可以促进微生物细胞与周围环境的物质交换，有利于营养物质的吸收和代谢产物的分泌，对微生物的生长和代谢有积极作用。但过高的剪切力会对微生物细胞造成损伤，影响细胞的生理功能和代谢途径。例如，在生产某些酶类的发酵过程中，过高的转速产生的强剪切力可能会破坏微生物细胞的细胞膜结构，导致细胞内的酶泄漏，影响酶的合成代谢途径。不同微生物对剪切力的耐受程度不同，其代谢途径受剪切力的影响也有所差异。一般来说，细菌等原核微生物相对较耐受剪切力，而一些***和动物细胞则对剪切力较为敏感。对于敏感的微生物，过高的转速产生的剪切力可能会改变其细胞内的信号传导通路，进而影响代谢途径中关键酶的活性和基因表达，使代谢途径发生改变。