生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 這一類化合物稱為次級(jí)代謝產(chǎn)物。 若令 : tc + tf + tl＝ tL 則： P ＝ （ Xf － X0 ） μ m /[ln（ Xf /X0） +μ m tL] 1. 在 5m3的培養(yǎng)液中按 5%接種量接種 ， 原接種液含菌 5 106（ 個(gè)/mL） ， 求菌含量為 4 109（ 個(gè) /mL） 的培養(yǎng)時(shí)間 。 使罐內(nèi)液量維持恒定 ， 使培養(yǎng)物在恒定狀態(tài)下生長(zhǎng)的培養(yǎng)方法 。 但當(dāng) D發(fā)生改變 ， 均會(huì)造成 X、 S、 μ的變化 。 ? 發(fā)酵系統(tǒng)的無菌度：培養(yǎng)液、空氣、設(shè)備、管道、閥門等無菌要求高， 發(fā)酵液中加入抗菌藥物 ? 發(fā)酵系統(tǒng)的勻態(tài)：發(fā)酵系統(tǒng)要求菌體、基質(zhì)、溶解氧、產(chǎn)物等完全混勻，否則會(huì)因營(yíng)養(yǎng)及氧造成發(fā)酵效率降低。 菌種濃度 X、 基質(zhì)濃度 S、 細(xì)胞產(chǎn)率 P及稀釋率 D的關(guān)系 Dc為臨界稀釋速率； Dm為理論上的最適宜稀釋速率。 S/ (Ks + S) 當(dāng)穩(wěn)定態(tài) D=μ 時(shí) , D ＝ Dc 。 Yp/x = qpX ? 基質(zhì)利用 ：基質(zhì)積累＝－生長(zhǎng)消耗－產(chǎn)物消耗－維持 － dS/dt =－ μX/Yx/s－ qpX / Yp/s － mX = － qs X － qpX / Yp/s － mX ? 比速率 （ μ 、 qp、 qs） ： 單位時(shí)間內(nèi)單位細(xì)胞濃度所引起的 細(xì)胞生長(zhǎng) 或 產(chǎn)物形成 或 底物消耗 的量 。 dxdt?0? maxXX衰亡期 : dxdt?0一 指數(shù)生長(zhǎng)方程 dX/dt = （ μ－ α ） X X為微生物的菌體濃度 ， 單位體積內(nèi)干細(xì)胞質(zhì)量 （ g/L） ； μ 比生長(zhǎng)速率 ， 每單位細(xì)胞濃度的生長(zhǎng)速率 (1/min。 一 菌體得率 1． YKJ ：微生物對(duì)能量的利用 (消耗 1KJ熱量獲得的干菌體克數(shù) ， g/KJ) YKJ＝ ΔX (細(xì)胞生產(chǎn)量 ) Ea(細(xì)胞貯存自由能 )+Eb(分解代謝釋放自由能 ) ＝ (ΔH a)(ΔX)+( ΔH c) ΔH a :菌體 X的燃燒熱為基準(zhǔn)的焓變 ， 因菌體不同 ， 一般 取值 ΔH a＝－ ΔH c :所消耗基質(zhì)的焓變與代謝產(chǎn)物焓變之差 ， － ΔH c ＝ (ΔHs)( Δ[S]) ∑( ΔH p)( Δ[P]) ＝ (ΔH 0*)(Δ[O 2]) ΔHs :碳源氧化的焓變 ， kJ/mol； ΔH p :產(chǎn)物氧化的焓變 ， kJ/mol； ΔH 0*:為呼吸反應(yīng)焓變＝－ 444 kJ/mol[O2] 故總表達(dá)式可寫為： YKJ ＝ ΔX (ΔH a)(ΔX)+ (ΔHs)( Δ[S]) ∑( ΔH p)( Δ[P]) ＝ Yx/s (ΔHa) Yx/s + (ΔHs) ∑( ΔH p) Yp/s 干酪乳桿菌在蛋白胨、牛肉膏為主要成分的復(fù)合培養(yǎng)基 中，分別以葡萄糖、甘露醇為能源進(jìn)行培養(yǎng)，計(jì)算 YKJ 由化工手冊(cè)查知： ΔH葡萄糖＝－ 2816 kJ/mol， ΔH乙酸＝－ 870 kJ/mol， ΔH乙醇＝－ 1368 kJ/mol， ΔH甲醇＝－ 264 kJ/mol， ΔH乳酸＝－ 1363 kJ/mol， ΔH甘露醇＝－ 3038 kJ/mol， ΔHa＝－ kJ/mol 能源 Yp/s（ mol/mol） (以產(chǎn)物 /基質(zhì)計(jì) ) Yx/s（ g/mol）(以細(xì)胞 /基質(zhì)計(jì) ) 乳酸 乙酸 乙醇 甲醇 葡萄糖 甘露醇 解：以葡萄糖為能源時(shí)， YKJ ＝ Yx/s (ΔHa) Yx/s + ( ΔHs) ∑( ΔHp) Yp/s 其中 : ∑( ΔHp) Yp/s ＝ 1363 ＋ 870 ＋ 1368 ＋ 264 ＝ 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) 。
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