【正文】 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)。 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 。 （ 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) 。 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。 。 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。 但當(dāng) D發(fā)生改變 ， 均會(huì)造成 X、 S、 μ的變化 。 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 。 解： Yx/s＝酵母細(xì)胞分子質(zhì)量 / 葡萄糖分子質(zhì)量 ＝ 12＋ ＋ 16 / 180 ＝ ＝ （ kg/kg） 生成 1kg酵母細(xì)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(jìn)行單胞菌的厭氧培養(yǎng) 。 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 。 反應(yīng)式為： ＋ →C .3. 92 H6. 5O 1. 94＋ ＋ 求 （ 1） Yx/s。 （ 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 t = 1/μ mS /(Ks + S) Dc:臨界稀釋速率 （ Dc=μm ） ,代表能運(yùn)行的最大稀釋 速率 。措施：定期加入正常種子。 第三節(jié) 連續(xù)培養(yǎng)及其動(dòng)力學(xué) ? 連續(xù)培養(yǎng) （ cintinuous culture） 有稱連續(xù)發(fā)酵 ，以一定速度向發(fā)酵罐注入新鮮培養(yǎng)基 ， 同時(shí)以同速排出培養(yǎng)液 。 m a xsKSS?? ? ?例 ： 在一定條件下培養(yǎng)大腸桿菌，得如下數(shù)據(jù)： S(mg/l) 6 33 64 153 221 μ(h1) 求在該培養(yǎng)條件下，求大腸桿菌的 μ max， Ks和 td? 解：將數(shù)據(jù)整理： S/μ 100 S 6 33 64 153 221 smmS KS??? ??μmax， ＝ (h1)。 反應(yīng)式為： C6H12O6＋ aO2＋ bNH3 →c(C . 2)＋ dH2O＋ eCO2 計(jì)算上述反應(yīng)中的得率系數(shù) YX/S 和 YX/O 解：據(jù)平衡方程式 ,可得： C: 6=＋ e H: 12+3b=+2d O: 6+2a=+d +2e N: b= 由于 1mol葡萄糖中含碳 72g, 轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)的碳為72 2/3=48(g) 故： （ 12） c=48 得： c= 轉(zhuǎn)化為 CO2