摇瓶装液量对溶氧水平，营养物质浓度和代谢产物积累的影响

　　【仪器仪表网 专题推荐】本文分享：摇瓶装液量对溶氧水平，营养物质浓度和代谢产物积累的影响。

　　1 、对溶氧水平的影响

　　溶氧是好氧微生物发酵的关键限制因素之一。在摇瓶培养中，装液量直接决定了培养液与空气的接触面积以及液层厚度。

　　当装液量较少时，例如在 250mL 摇瓶中装液 50mL，培养液的液层较薄，与空气接触充分，氧气能够快速从气相扩散至液相，为微生物提供充足的溶氧，满足其有氧呼吸的需求。以酿酒酵母为例，在低装液量下，酵母细胞能够迅速利用溶氧进行旺盛的代谢活动，快速进入对数生长期，发酵速度加快 。

　　然而，随着装液量增加，液层变厚，氧气在培养液中的扩散路径变长，传质阻力增大，溶氧效率降低。当装液量过高时，如 250mL 摇瓶装液 150mL 甚至更多，培养液内部溶氧浓度显著下降，可能无法满足微生物对氧的需求。对于一些对溶氧要求苛刻的微生物，如生产青霉素的产黄青霉，溶氧不足会抑制其生长和青霉素合成相关酶的活性，导致青霉素产量大幅下降 。

　　2 、对营养物质浓度与利用的影响

　　装液量的变化会显著影响培养液中营养物质的浓度和分布。装液量少，营养物质相对浓缩，但总量有限；装液量多，营养物质虽总量增加，但被稀释。不同微生物对营养物质浓度的适应性存在差异。一些生长迅速、对营养需求较高的微生物，在适量增加装液量以保证营养物质总量时，能够更好地生长。例如，在生产单细胞蛋白的过程中，某些酵母菌在较高装液量下，由于营养物质充足，细胞能够大量繁殖，提高单细胞蛋白的产量 。

　　但营养物质浓度过高或过低都可能对微生物生长和发酵产生不利影响。过高的营养物质浓度可能导致渗透压失衡，影响微生物细胞对水分和其他营养物质的吸收；过低的营养物质浓度则无法满足微生物生长和代谢产物合成的需求。

　　3 、对代谢产物积累与反馈调节的影响

　　微生物在发酵过程中会不断产生各种代谢产物，装液量影响着代谢产物在培养液中的积累程度。装液量少，代谢产物相对容易在有限的培养液中积累，当达到一定浓度时，可能会对微生物生长和代谢产生反馈抑制作用。

　　例如，乳酸菌在发酵过程中产生乳酸，在低装液量下，乳酸快速积累，降低培养液 pH 值，抑制乳酸菌自身的生长和代谢，影响乳酸的进一步合成 。

　　装液量多，虽然代谢产物被稀释，但如果微生物生长旺盛，产生的代谢产物总量较大，也可能超出培养液的承载能力，同样影响发酵过程。此外，不同类型的代谢产物对微生物生长和发酵的影响不同。一些次生代谢产物，如抗生素、毒素等的合成和积累还可能与装液量影响下的微生物代谢途径变化有关 。