生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動力學(編輯修改稿)
2025-02-12 10:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ） X X為微生物的菌體濃度 ， 單位體積內(nèi)干細胞質量 （ g/L） ； μ 比生長速率 ， 每單位細胞濃度的生長速率 (1/min。1/h)； ɑ為細胞自溶或內(nèi)源代謝速率 ， 其導致細胞量的損失 . 在 指數(shù)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(shù)生長定律 ， 但 μ值 隨時間變化 ； 2） 在 指數(shù)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 。 3） 表示微生物生長快慢的另一方法： 倍增時間 td： 菌體細胞 質量增加一倍 所需的時間 ? td =例： 以乙醇為碳源進行產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)，菌體初始濃度 X0=,培養(yǎng)至 ,菌體濃度為 ， 若不考慮延遲期，而且 μ 一定，求 td 二 Monod方程 ? μ隨溫度 、 pH、 基質濃度 、 產(chǎn)物濃度 、 溶氧等條件而變化 . μ＝ f(s,p,T,pH,…… ,) ? Monod發(fā)現(xiàn)： 在一定條件下 (基質限制 ) μ＝ f(S) ? 經(jīng)驗公式： μ＝ μm S/ (Ks + S) μ ：菌體的生長比速 （ 1/h） S：限制性基質濃度 （ g/L） Ks：飽和常數(shù) (相當于 1/2μm 時的限制性基質濃度 , g/L ) μ max: 最大生長比速 （ 1/h） 010 200 400 600 800 1000SVV mV m /2K mm a xsSKS??? ?μ ：菌體的生長比速 S：限制性基質濃度 Ks：飽和常數(shù) (相當于 1/2μm 時 的限制性基質濃度 , g/L ) μ max: 最大生長比速 （ 1/h） μ S《 Ks時， μ∞S 直線關系 S 》 Ks 時， μ≈μm ， Ks與 μm 反映了微生物的特征： 基質 Ks反映微生物對基質的親和力： Ks小，親和力大 Monod方程的參數(shù)求解 (雙倒數(shù)法 )： Ks與 μm 將 Monod方程取倒數(shù)可得： 1 1 1smm SK? ???? smmS KS??? ??或： 這樣通過測定不同限制性基質濃度下，微生物的比生長速度，就可以通過回歸分析計算出 Monod方程的兩個參數(shù)。 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)。 Ks＝ mg/L 0 100 2000100200300400?/ssm1 ? ?m sk ? ?td＝ ln2/ μmax＝ h smmS KS??? ??第三節(jié) 產(chǎn)物形成動力學 一、初級代謝產(chǎn)物和次級代謝產(chǎn)物 次級代謝產(chǎn)物： 還有一類產(chǎn)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 這一類化合物稱為次級代謝產(chǎn)物。 初級代謝產(chǎn)物： 微生物合成的主要供給細胞生長的一類物質。 如氨基酸、核苷酸等等，這些物質稱為初級 代謝產(chǎn)物。 二、發(fā)酵動力學類型（ 產(chǎn)物形成 和 菌體生長 關系 ）： 〖 一類發(fā)酵－ 偶聯(lián)型 〗 產(chǎn)物 的形成和 菌體 的生長相偶聯(lián) x p t 〖 二類發(fā)酵－ 混合型 〗 產(chǎn)物 的形成和 菌體 的生長部分偶聯(lián) x p t 〖 三類發(fā)酵 － 非偶聯(lián)型 〗 產(chǎn)物 的形成和 菌體 的生長非偶聯(lián) x p t 濃 度 三 在 分批發(fā)酵 過程中 ， 微生物生長 、 產(chǎn)物形成 均與 基質利用 有關 ， 因此可建立平衡方程： ? 微生物生長 ：細胞積累＝生長 dX/dt = μX ? 產(chǎn)物形成 ：產(chǎn)物積累＝產(chǎn)物合成 dP/dt = μX Yp/x = qpX ? 基質利用 ：基質積累＝－生長消耗－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） ： 單位時間內(nèi)單位細胞濃度所引起的 細胞生長 或 產(chǎn)物形成 或 底物消耗 的量 。 （ g /g細胞 .h） ? 生長得率 Yx/s ； 產(chǎn)物得率 Yp/s 四
電大資料相關推薦
鄂ICP備17016276號-1