生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)-文庫吧資料
2025-01-22 10:41本頁面
【正文】 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 m 二、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)類型（ 產(chǎn)物形成 和 菌體生長 關(guān)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(zhì)利用 有關(guān) ， 因此可建立平衡方程： ? 微生物生長 ：細(xì)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 初級(jí)代謝產(chǎn)物： 微生物合成的主要供給細(xì)胞生長的一類物質(zhì)。 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)。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(dòng)力學(xué) 注： 1） 一般情況下 ， 在微生物生長的各階段 ， 細(xì)胞增值規(guī)律 均符合指數(shù)生長定律 ， 但 μ值 隨時(shí)間變化 ； 2） 在 指數(shù)生長期 ， μ值達(dá)最大 μm ， 且保持穩(wěn)定；其他生長期 ， μ值隨時(shí)間變化 。 二 發(fā)酵過程的反應(yīng)描述： X S（底物） ─→ X （菌體） ＋ P（產(chǎn)物） 發(fā)酵反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容 研究反應(yīng)速度及其影響因素并建立反應(yīng)速度與影響因素的關(guān)聯(lián) 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 反應(yīng)器特性 + 反應(yīng)器的操作模型 操作條件與反應(yīng)結(jié)果的關(guān)系，定量地在線控制反應(yīng)過程 調(diào)整期 對數(shù)期 穩(wěn)定期 衰亡期 時(shí)間 細(xì)菌數(shù)目的對數(shù) 某種細(xì)菌的生長曲線 二 微生物生長曲線 第一節(jié) 微生物生長動(dòng)力學(xué)的基本概念 一、微生物在一個(gè)密閉系統(tǒng)中的生長情況： 時(shí)間 菌體濃度 延遲期 指數(shù)生長期 減速期 靜止期 衰亡期 延遲期： dxdt ?0指數(shù)生長期 : ???max倍增時(shí)間 ： td 靜止期： 。 碳源為葡萄糖 ， 獲得如下結(jié)果 (下表 )。 已知酵母細(xì)胞和葡萄糖的燃燒熱分別為 104kJ/kg 和 104kJ/kg。 反應(yīng)式為： ＋ →C .3. 92 H6. 5O 1. 94＋ ＋ 求 （ 1） Yx/s。 ? 從反應(yīng)熱的角度考慮反應(yīng)過程中的能量代謝 ，進(jìn)行能量衡算 。 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： 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的碳為 72－ 48＝ 24（ g） 故： 12e=24 e=2 解平衡方程中其他未知數(shù)，得： b=。 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) ，
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