pH值测定原理 pH 值是水溶液中氢离子活度的方便表示方法。pH值定义为水溶液中氢离子活度（aH +）的负对数，即 pH= -lg aH +，但氢离子活度却难以由实验准确测定。为使用方便，溶液的pH 值规定为由下式测定：
pH值测量工具
测量pH需使用对氢离子敏感的指示电极，测量的原理是使用一个对氢离子感应的玻璃膜传感器，检测传感器与样品溶液间产生的信号。然而，单单有pH电极的指示电位是不够的，还需要第二电极，第二电极可以为指示电极提供稳定的参比电极或电位，测量pH值必须一起使用这两种不同电位的电极，pH电极根据氢离子浓度而产生电信号，电信号的大小决定了溶液的酸碱度。
复合电极中pH敏感玻璃电极位于中间，外围被充满了参比电极液的参比电极所包围，复合电极中的pH电极和参比电极部分和独立的电极拥有同样的功能，在复合电极中加入温度探头的三合一电极更多应用在生物发酵领域进行溶液pH值测定。
如下图所示。
图1 - 三合一复合电极示意图
pH值应用
细胞培养过程中为什么要控制pH值
1.影响细胞生长
细胞都有其适合生长的pH值范围
（1）对营养成分的影响：不同的pH值条件下，培养基中各营养物质的稳定性不同；各营养物质之间发生化学反应不同；有机碳、氮源的水解或变性情况不同。进而影响细胞对营养物质的利用。
（2）对细胞生物酶活性影响：培养基中的H+或OH-直接影响胞外生物酶的活性，进而影响细胞生长和蛋白表达。
（3）对细胞结构的影响。
（4）对细胞膜电荷影响：引起细胞膜的通透性发生改变，因而影响细胞对营养物质的吸收和代谢物排泄。
2.影响细胞代谢
培养基中的H+、OH-首先作用在胞外的弱酸（或弱碱）上，使之成为易于透过细胞膜的分子状态的弱酸（弱碱），它们进入细胞后，再进行解离，产生H+或OH-离子，改变胞内原先的中性状态，影响酶的结构和活性。进而影响细胞代谢。
3.影响产物稳定性
不同的物质有不同的稳定pH值范围。特别是胞外表达的产物，直接裸露于培养液中，给予合适的pH条件至关重要。
4.影响发酵液的后处理
pH值直接影响发酵液中某些物质的电荷性质和发酵液的粘度。
细胞培养过程中pH值变化的影响因素
1.培养基基质
成分种类、含量及配比
其一，成分本身的酸碱特性；
其二，成分经过菌体代谢后呈现出酸碱性：凡是代谢后产生酸性的物质，称为生理酸性物质；经代谢后产生碱性的物质，称为生理碱性物质。
生理酸性物质，如硫酸铵：菌体吸收其中的NH4+作为氮源，残留的SO42+与培养液中的H+结合成硫酸而使pH值降低。
生理碱性物质，如硝酸钠：细胞吸收其中的NO3-量远大于对Na的吸收量，为保持体内电性平衡，细胞向外界分泌HCO3-或OH-，使溶液的pH值上升。
（2）细胞生长平台期：细胞生长、衰亡趋于平衡。pH值基本呈下降，但趋势趋缓。若此时pH快速回升，说明碳源被利用完，被迫利用胞内有机酸所致。
（3）细胞衰亡期：由于细胞衰亡、自溶，pH值迅速回升。
3.通气量及罐压
1）引起pH降低：厌氧发酵，产生大量乳酸pH值降低；另外，通气量流量小，产生的CO2不能及时随尾气排出，CO2溶于水中，使pH值降低。
2）引起pH值升高：氧气供应不足使细胞衰亡自溶，引起pH值升高。
（2）罐压太高：
一般高于0.03Mpa会引起pH值降低：随着压力增高，CO2在水中溶解度增加，因此引起pH值降低。
总结：除培养基基质成分、通气量和压力等物理、化学因素影响外，更多的是细胞生长代谢过程的生物因素构成了pH变化的关键原因。细胞培养过程中的pH值变化是培养过程状态体现、是生物生长代谢的结果。pH值不仅是发酵过程中需要控制的参数，更是发酵过程控制的依据和风向标。
