生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)-wenkub
2023-01-31 10:41:07 本頁面
【正文】 ＝ 2732（ kJ/mol） YKJ ＝ + 2816 2732 ＝ （ g/kJ） 以甘露醇為能源時(shí) , ∑( ΔHp) Yp/s ＝ 1363 ＋ 870 ＋ 1368 ＋ 264 ＝ 2925（ kJ/mol） YKJ ＝ + 3038 2925 ＝ （ g/kJ） 2． 反應(yīng)熱 （ 代謝熱或發(fā)酵熱 ） ΔH h ＝ 基質(zhì)燃燒熱－菌體燃燒熱－產(chǎn)物燃燒熱 = ΔHsΔ[S] ΔH xΔX ∑ΔH pΔ[P] 例題： 葡萄糖為惟一碳源進(jìn)行酵母培養(yǎng) 。 d=。 （ 呼吸商 RQ＝ CO2 生成速率 /O2消耗速率 ） 第二節(jié) 微生物反應(yīng)過程的得率系數(shù) 研究得率系數(shù)的意義 ： 對(duì)碳源等物質(zhì)生成細(xì)胞或其他產(chǎn)物的潛力進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的重要參數(shù) 。 反應(yīng)式為： C6H12O6＋ 3O2＋ aNH3 →bC 6H10 NO3(面包酵母 )＋cH2O＋ dCO2 解：據(jù)平衡方程式 ,可得： C: 6=6b+d H: 12+3a=10b+2c O: 6+6=3b+c+2d N: a=b 方程聯(lián)立求解為： a=b＝ c= d= 上述反應(yīng)計(jì)量關(guān)系式為 : C6H12O6＋ 3O2＋ → ＋ ＋ 練習(xí) 1． 葡萄糖為碳源 ， NH3為氮源進(jìn)行釀酒酵母發(fā)酵 。 呼吸商 。 分為以下幾類： 部分菌體得率與產(chǎn)物得率 得率 定義單位 YX/S消耗 1g或 1mol基質(zhì)獲得的干菌體克數(shù) ， g/g, g/mol YATP消耗 1molATP獲得的干菌體克數(shù) ， g/mol YKJ消耗 1KJ熱量獲得的干菌體克數(shù) ， g/KJ YX/O消耗 1gO2獲得的干菌體克數(shù) ， g/g YX/H 1mol氫受體產(chǎn)生的干菌體克數(shù) ， g/mol YX/N 消耗 1g氮產(chǎn)生的干菌體克數(shù) ， g/mol YX/NO3消耗 1mol NO3－ 獲得的干菌體克數(shù) ， g/mol YCO2/S消耗 1mol基質(zhì)產(chǎn)生的 CO2的摩爾數(shù) ， mol /mol YCO2/O消耗 1mol O2產(chǎn)生的 CO2的摩爾數(shù) ， mol /mol YATP/S消耗 1mol基質(zhì)獲得的 ATP的摩爾數(shù) ， mol /mol Yave消耗 1個(gè)有效電子獲得的干菌體克數(shù) ， g/ave－ 細(xì)胞得率 （ 生長(zhǎng)得率 ） : YX/S＝生產(chǎn)細(xì)胞的質(zhì)量 g / 消耗基質(zhì)的質(zhì)量 g ＝ ΔX/ （ ΔS ） 碳元素的細(xì)胞得率 : YC ＝ 細(xì)胞生產(chǎn)量 細(xì)胞含碳量 /基質(zhì)消耗量 基質(zhì)含碳量 ＝ YX/S (Xc/Sc) 1． 葡萄糖為碳源 ， NH3為氮源進(jìn)行某細(xì)菌的好氧培養(yǎng) 。 a= 故平衡方程為： C6H12O6＋ ＋ → ()＋ ＋ 2CO2 YX/S＝ （ 12 ＋ 16＋ ＋ 14 ＋ 16 ）/ 180＝ (g/g)(以細(xì)胞 /葡萄糖計(jì) ) YX/O＝ （ 32）＝ (g/g)(以細(xì)胞 /氧計(jì) ) 第三節(jié) 微生物反應(yīng)過程的能量衡算 微生物反應(yīng)是放熱過程 。 反應(yīng)式為： ＋ →C .3. 92 H6. 5O 1. 94＋ ＋ 求 （ 1） Yx/s。 碳源為葡萄糖 ， 獲得如下結(jié)果 (下表 )。1/h)； ɑ為細(xì)胞自溶或內(nèi)源代謝速率 ， 其導(dǎo)致細(xì)胞量的損失 . 在 指數(shù)生長(zhǎng)期 ， μ》 ɑ,故上式可改寫為： ? dX/dt = μX， 積分變形為： ln (X/X0) =μt 或 t = ln (X/X0) /μ 或 X=X0 eμt 第二節(jié) 微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) 注： 1） 一般情況下 ， 在微生物生長(zhǎng)的各階段 ， 細(xì)胞增值規(guī)律 均符合指數(shù)生長(zhǎng)定律 ， 但 μ值 隨時(shí)間變化 ； 2） 在 指數(shù)生長(zhǎng)期 ， μ值達(dá)最大 μm ， 且保持穩(wěn)定；其他生長(zhǎng)期 ， μ值隨時(shí)間變化 。 初級(jí)代謝產(chǎn)物： 微生物合成的主要供給細(xì)胞生長(zhǎng)的一類物質(zhì)。 （ g /g細(xì)胞 .h） ? 生長(zhǎng)得率 Yx/s ； 產(chǎn)物得率 Yp/s 四 . 生產(chǎn)得率系數(shù)和產(chǎn)物得率系數(shù) 1. 生產(chǎn)得率系數(shù)： ? Yx/s表示每消耗 1mol的基質(zhì)所形成的菌體質(zhì)量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔS＝ XX0/S0S ? Yx/o2 表示每消耗 1mol的 O2所形成的菌體質(zhì)量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔO2 ? Yx/ATP 表示每消耗 1mol的 ATP所形成的菌體質(zhì)量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔATP 2. 產(chǎn)物得率系數(shù)： ? Yp/s表示每消耗 1mol的基質(zhì)所生成的產(chǎn)物質(zhì)量 （ g） Yp/s ＝ ΔP/ΔS＝ PP0/S0S 五 . 分批培養(yǎng)的生產(chǎn)率 （ Productivity） ： 生產(chǎn)率 P=細(xì)胞或產(chǎn)物濃度 （ g/ L） /發(fā)酵時(shí)間 t(h） 其中：發(fā)酵時(shí)間
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