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呼吸临界氧浓度

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呼吸临界氧浓度在微生物发酵过程中，当溶解氧浓度较低时，呼吸强度随溶解氧浓度的增加而增加。当溶解氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度（Respiratory critical oxygen concentration），以C临界表示。

简介

细胞内物质代谢同时伴随着能量代谢，二者相辅相成。而氧是生物体能量代谢不可缺少的重要物质。生物细胞外表面均有细胞壁或细胞膜，氧分子需先溶于水，而后透过细胞壁或细胞膜进入细胞内。细胞膜是具有生理特征的半透膜，其可逆浓度梯度吸收营养物质而累积于细胞内，使细胞内浓度远高于细胞外。但水、氧及CO2等进出细胞过程是一种简单渗透作用，它们可以自由透过细胞的微孔，故氧分子在细胞内外传递动力是细胞膜内外溶解氧的浓度差。当细胞外溶氧浓度很低时，则难以满足细胞对氧的需求，因之势必影响细胞的物质代谢与能量代谢。

评价

不同菌种对溶解氧浓度的需求是不同的，有一个适宜的范围，不是越高越好。必须通过试验确定临界氧浓度和最适氧浓度，并在发酵中维持最适氧浓度。氨基酸发酵中，对溶解氧需求有三类不同情况。对于Glu、Arg、Pro三种氨基酸，供氧充足的条件，产量最大，供氧不足，积累大量有机酸，产量严重受限；对于Ile、Lys、Thr三种氨基酸，对供氧量不敏感，供氧充足可得最高产量，但供氧受限时产量影响不明显；对于Leu、Val、Phe三种氨基酸，供氧充足，产物合成受限；只有在供氧受限、细胞呼吸受限才获得最大产量。这与合成代谢途径有关，如果产生NADH2越多，呼吸链需要氧越多，此时必须多供氧。溶解氧浓度由供氧和需氧两方面所决定，使之需氧不超过设备的供氧能力。溶解氧水平决定了培养液中溶解态氧的浓度，保持一个合适的溶解氧水平对保证菌体生长和生产过程是很重要的。