第六章_固定化酶、固定化细胞试卷.ppt

生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 工程上要求，在最短的操作时间内，用最少量的（固定化）酶，达到最大的产物生成量、最高的底物转化率，以使生产成本最低。(这些条件称之为反应器效率。) 下面比较CSTR和PFR的反应器效率： （3）PFR和CSTR反应器的生产时间比较 为了方便比较，把操作方程改写为 ： 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 x应在80﹪以上。 达同样的转化率，F值差别很大。 而且S0/Km越小，差别越显著。 结论：PFR的停留时间小于CSTR的停留时间 同一反应，工艺条件相同，转化率相同，PFR 和 CSTR所需的时间不同。转化率越高，两者差距越大。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 （4）PFR和CSTR反应器的用酶量比较 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 反应器体积一定，达到相同转化率时， ECSTR/EPFR 与转化率的比较 转化率x愈高， Km/S0 越大，用酶量的差别越大。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 在给定的反应体系下，反应器中的装酶量为定值，达一定x下反应器所需酶量愈少；反应器的反应有效容积也就愈大。可见PFR的生产能力比CSTR的大。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 第五节 固定化酶、细胞反应器及其动力学 1.固定化酶、细胞反应器 反应器的类型和特点 (1)间歇式搅拌罐反应器 用于游离酶反应后随即放料。 (2)连续流动搅拌罐反应器 连续进料、连续出料 (3)填充床反应器 固定化酶填充于床层内。反应器内的流体的流动形态为活塞流形。底物以恒定流速通过反应床。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 (4)流化床反应器 底物以足够大的流速向上通过固定化酶床层，使固体颗粒处于流化状态。 (5)循环反应器 部分反应液流出和新加入底物流入液混合，在进入反应床进行循环。 (6)连续流动搅拌罐-超滤膜反应器 由连续流动搅拌罐反应器和超滤装置组合而成。在连续流动搅拌罐的出口处装有半透膜。 (7)其它反应器 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 p103 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 反应器的选择依据p102 ⒈根据固定化酶的形状来选择； ⒉根据底物的物理性质来选择； ⒊根据反应的动力学特性来选择； ⒋根据外界环境对酶的稳定性的影响来选择； ⒌根据操作要求及反应器费用来选择； 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 2.固定化酶、细胞反应器动力学 固定化酶、固定化细胞反应器的动力学行为与理想酶反应器动力学不同。 其主要原因是： （1）反应器中流体是非理想流动 （2）固定化酶、固定化细胞反应中存在着扩散效应。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 （1）非理想反应器 CSTR PFR 实际的反应器物料流动状态介于二者之间。 偏离理想流动的原因是返混。 实际应用中，对于接近PFR的反应器，用扩散模型来描述； 对于接近CSTR型反应器，可将其视为多极CSTR串联起来的反应器处理。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 （2）扩散效应 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 用表观米氏常数 Km(app)、表观最大速率 Vmax(app)代替 Km和Vm。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 3.固定化酶、细胞反应器的操作稳定性 在使用期间，固定化酶、细胞的活性会下降，主要原因是： 酶变性，细胞自消化；可能由于pH、T、毒物作用，该过程比较缓慢，而且底物往往有保护作用； 吸附抑制物； 染菌； 酶、细胞流失； 载体崩解； 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 固定化酶稳定性通常用半衰期表示。 半衰期指固定化酶、固定化细胞在使用中活性降低一半所经历的时间。 生物工程专业课程 生化工程 第七章 固定化酶 固定化细胞 对稳定性影响最大的是操作温度。 酶的恒温热失活速率服从一级反应动力学： 底物对酶没有保护作用 底物对酶有保护作用 Kd：酶的热失活速率常数。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品