生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動力學(存儲版)
【正文】 為稀釋率 D與菌體濃度 X 之積 P連 ＝ DX＝ D Yx/s{S0－ [DKs / (μm D)] } 3． 連續(xù)培養(yǎng)與分批培養(yǎng)之比： P連 /P分 =DmXm/P分 P連 /P分 = ln(Xf / X0) +μm tL 注： μm 較大時 ， 采用連續(xù)培養(yǎng)方法較好； μm 較小時 ， 采用分批培養(yǎng)較合適 。S /(Ks + S) Dc:臨界稀釋速率 （ Dc=μm ） ,代表能運行的最大稀釋 速率 。 時間 t=0， X0=, S0=50g/L.， 菌體生長可用 Monod方程描述 ， μm= h－ 1，Ks= 10－ 2g/L， YX/S=(細胞 /葡萄糖 )。 （ g /g細胞 .h） ? 生長得率 Yx/s ； 產物得率 Yp/s 四 . 生產得率系數和產物得率系數 1. 生產得率系數： ? Yx/s表示每消耗 1mol的基質所形成的菌體質量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔS＝ XX0/S0S ? Yx/o2 表示每消耗 1mol的 O2所形成的菌體質量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔO2 ? Yx/ATP 表示每消耗 1mol的 ATP所形成的菌體質量 （ g） Yx/s ＝ ΔX/ΔATP 2. 產物得率系數： ? Yp/s表示每消耗 1mol的基質所生成的產物質量 （ g） Yp/s ＝ ΔP/ΔS＝ PP0/S0S 五 . 分批培養(yǎng)的生產率 （ Productivity） ： 生產率 P=細胞或產物濃度 （ g/ L） /發(fā)酵時間 t(h） 其中：發(fā)酵時間 t = 1/μ m1/h)； ɑ為細胞自溶或內源代謝速率 ， 其導致細胞量的損失 . 在 指數生長期 ， 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) 微生物生長動力學 注： 1） 一般情況下 ， 在微生物生長的各階段 ， 細胞增值規(guī)律 均符合指數生長定律 ， 但 μ值 隨時間變化 ； 2） 在 指數生長期 ， μ值達最大 μm ， 且保持穩(wěn)定；其他生長期 ， μ值隨時間變化 。 反應式為： ＋ →C .3. 92 H6. 5O 1. 94＋ ＋ 求 （ 1） Yx/s。 分為以下幾類： 部分菌體得率與產物得率 得率 定義單位 YX/S消耗 1g或 1mol基質獲得的干菌體克數 ， g/g, g/mol YATP消耗 1molATP獲得的干菌體克數 ， g/mol YKJ消耗 1KJ熱量獲得的干菌體克數 ， g/KJ YX/O消耗 1gO2獲得的干菌體克數 ， g/g YX/H 1mol氫受體產生的干菌體克數 ， g/mol YX/N 消耗 1g氮產生的干菌體克數 ， g/mol YX/NO3消耗 1mol NO3－ 獲得的干菌體克數 ， g/mol YCO2/S消耗 1mol基質產生的 CO2的摩爾數 ， mol /mol YCO2/O消耗 1mol O2產生的 CO2的摩爾數 ， mol /mol YATP/S消耗 1mol基質獲得的 ATP的摩爾數 ， mol /mol Yave消耗 1個有效電子獲得的干菌體克數 ， g/ave－ 細胞得率 （ 生長得率 ） : YX/S＝生產細胞的質量 g / 消耗基質的質量 g ＝ ΔX/ （ ΔS ） 碳元素的細胞得率 : YC ＝ 細胞生產量 細胞含碳量 /基質消耗量 基質含碳量 ＝ YX/S (Xc/Sc) 1． 葡萄糖為碳源 ， NH3為氮源進行某細菌的好氧培養(yǎng) 。 反應式為： C6H12O6＋ 3O2＋ aNH3 →bC 6H10 NO3(面包酵母 )＋cH2O＋ dCO2 解：據平衡方程式 ,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= 上述反應計量關系式為 : C6H12O6＋ 3O2＋ → ＋ ＋ 練習 1． 葡萄糖為碳源 ， NH3為氮源進行釀酒酵母發(fā)酵 。 d=。 解： Yx/s＝酵母細胞分子質量 / 葡萄糖分子質量 ＝ 12＋ ＋ 16 / 180 ＝ ＝ （ kg/kg） 生成 1kg酵母細胞需要葡萄糖 1/=(kg) ΔH h ＝ ΔHsΔ[S] ΔH xΔX ＝ 104 － 104 1 ＝ 104（ kJ） 、 含有多種氨基酸合成培養(yǎng)基和基本培養(yǎng)基進行單胞菌的厭氧培養(yǎng) 。 Ks＝ mg/L 0 100 2000100200300400?/ssm1 ? ?m sk ? ?td＝ ln2/ μmax＝ h smmS KS??? ??第三節(jié) 產物形成動力學 一、初級代謝產物和次級代謝產物 次級代謝產物： 還有一類產物，對細胞的代謝功能沒有明顯 的影響，一般是在穩(wěn)定期形成，如抗生素等
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