五章微生物培养技术及理论2.ppt

第五章  微生物培养技术及理论 内容 1 微生物反应过程的计量关系 2 微生物反应动力学 微生物反应过程的计量学 化学计量学：是对化学反应体系的组成和化学反应转化程度的数量化研究，它与反应热力学和动力学一起共同作为反应工程学的基础。 根据化学计量学，可以知道有关反应过程中各种反应组分组成及变化规律，各种反应代谢之间的数量关系。 目的：对反应过程进行控制和优化，争取获得最大的经济收益。 单细胞蛋白生产（SCP） 利用糖类生产单细胞蛋白 第一节 微生物反应中的计量关系 1. 化学计量式 2. 得率系数 第一节 微生物反应中的计量关系 1.1 主要以合成菌体自身为目的的发酵过程 例题：(选自贾士儒48－69页) 1.葡萄糖为基质进行面包酵母（S.cereviseae）培养，培养的反应式可用下式表达，求计量关系中的系数a、b、c、d。 反应式为： C6H12O6＋3O2＋aNH3 →bC6H10 NO3(面包酵母)＋cH2O＋dCO2 解：据平衡方程式,可得： C: 6=6b+d H: 12+3a=10b+2c O: 6+6=3b+c+2d N: a=b 方程联立求解为：a=b＝0.48 c=4.32 d=3.12 上述反应计量关系式为: C6H12O6＋3O2＋0.48NH3 → 0.48C6H10NO3＋4.32H2O＋ 3.12CO2 1.2 以形成菌体和产物为目的发酵 葡萄糖为碳源，NH3为氮源进行酵母厌氧发酵。培养中分析结果表明，消耗100mol葡萄糖和12mol NH3生产了57 mol菌体、43 mol甘油、130 mol乙醇、154 mol CO2和3.6molH2O。 当形成产物时，微生物反应定性表示为： 例题1.葡萄糖为碳源，NH3为氮源进行酵母厌氧发酵。培养中分析结果表明，消耗100mol葡萄糖和12mol NH3生产了57 mol菌体、43 mol甘油、130 mol乙醇、154 mol CO2和3.6molH2O。求酵母的经验分子式。 解：据题意写出相应的反应方程为： 100C6H12O6＋12 NH3 → 57CaHbOcNd＋43C3H5(OH)3＋130C2H5OH＋154CO2＋3.6H2O C: 600=57a＋43×3＋130×2＋154 a=1 H: 100×12+12×3=57×b+43×8+130×6+3.6×2 b=1.84 O: 600=57c+43×3+130＋154×2+3.6 c=0.52 N: 12=57d d=0.21 故酵母细胞的化学结构式为CH1.84O0.52N0.21 练习 1．葡萄糖为碳源，NH3为氮源进行酿酒酵母好氧发酵。呼吸商1.04。消耗100mol葡萄糖和48mol NH3生产了48 mol菌体、312 mol CO2和432molH2O。求酵母菌体的化学组成和氧的消耗量。 呼吸商RQ：细胞反应中每消耗1mol O2 所产 生的CO2 的量，mol/mol。 RQ ＝CO2 生成速率/O2消耗速率 二 微生物反应的其他定量评价 部分菌体得率与产物得率 得率 定义单位 YX/S 消耗1g或1mol基质获得的干菌体克数，g/g, g/mol YX/O 消耗1g或1mol O2获得的干菌体克数，g/g, g/mol YX/N 消耗1g氮产生的干菌体克数，g/g YX/NO3- 消耗1mol NO3－获得的干菌体克数，g/mol YX/H 1mol氢受体产生的干菌体克数，g/mol YP/S 消耗1mol基质获得的产物的量，mol/mol YATP 消耗1molATP获得的干菌体克数，g/mol YKJ 消耗1KJ热量获得的干菌体克数， g/KJ YCO2/S 消耗1mol基质产生的CO2的摩尔数，mol /mol YCO2/O 消耗1mol O2产生的CO2的摩尔数，mol /mol YATP/S 消耗1mol基质获得的ATP的摩尔数，mol /mol Yave- 消耗1个有效电子获得的干菌体克数，g/ave－ 细胞得率（生长得率）: YX/S＝生产细胞的量g / 消耗基质的量g,mol ＝ΔX/（-ΔS） 碳元素的细胞得率: YC ＝ 细胞生产量×细胞含碳量/基质消耗量 ×基质含碳量 ＝YX/S(Xc/Sc) 1．葡萄糖为碳源，NH3为氮源进行某细菌的好氧培养。消耗的葡萄糖有2/3