生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動力學(xué)-在線瀏覽
2025-03-05 10:41本頁面
【正文】 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) 。 (2) 生成 1kg細(xì)胞量時(shí)的 ΔH h。 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) 。 已知菌體的含碳量 （ 以碳源 /細(xì)胞計(jì) ） 為 ,求采用不同培養(yǎng)基時(shí)的 YkJ. 化工手冊可知 ΔH 葡萄糖 ＝－ 2816kJ/mol, ΔH 乙醇 ＝－1368kJ/mol, ΔH 乳酸 ＝－ 1363kJ/mol, ΔH a ＝ －培養(yǎng)基 Yx/s(g/mol) (以細(xì)胞 /葡萄糖計(jì) ) Yp/s(mol/mol) (以乙醇 /葡萄糖計(jì) ) Yp/s(mol/mol) (以乳酸 /葡萄糖計(jì) ) 菌體中由葡萄糖所來碳元素的量 基本 0. 2 合成 復(fù)合 一 發(fā)酵動力學(xué)研究內(nèi)容： 研究 細(xì)胞生長速度 與 產(chǎn)物生成速 度 的關(guān)系及環(huán)境條件對速度的影響 。 dxdt?0? maxXX衰亡期 : dxdt?0一 指數(shù)生長方程 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 比生長速率 ， 每單位細(xì)胞濃度的生長速率 (1/min。 3） 表示微生物生長快慢的另一方法： 倍增時(shí)間 td： 菌體細(xì)胞 質(zhì)量增加一倍 所需的時(shí)間 ? td =例： 以乙醇為碳源進(jìn)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(zhì)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(zhì)限制 ) μ＝ f(S) ? 經(jīng)驗(yàn)公式： μ＝ μm S/ (Ks + S) μ ：菌體的生長比速 （ 1/h） S：限制性基質(zhì)濃度 （ g/L） Ks：飽和常數(shù) (相當(dāng)于 1/2μm 時(shí)的限制性基質(zhì)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(zhì)濃度 Ks：飽和常數(shù) (相當(dāng)于 1/2μm 時(shí) 的限制性基質(zhì)濃度 , g/L ) μ max: 最大生長比速 （ 1/h） μ S《 Ks時(shí)， μ∞S 直線關(guān)系 S 》 Ks 時(shí)， μ≈μm ， Ks與 μm 反映了微生物的特征： 基質(zhì) Ks反映微生物對基質(zhì)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(zhì)濃度下，微生物的比生長速度，就可以通過回歸分析計(jì)算出 Monod方程的兩個(gè)參數(shù)。 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(xué) 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(xì)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
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