[理学]5发酵动力学-2.ppt

复习 1. 几个相关术语 (1) 维持因数 单位质量干菌体在单位时间内因维持代谢而消耗的基质的量，用ms表示 ms——维持因数，mol/g·h；X——菌体干重，g； S ——基质的量，mol； t ——发酵时间，h 注：这里的“维持”是指活细胞群体没有净生长、产物没有净合成的生命活动，所需能量由细胞物质氧化或降解产生，这种用于“维持”的物质代谢称为维持代谢（内源代谢），代谢释放的能量叫维持能。 （2）得率常数(或产率，转化率，Y)： 是指被消耗的物质、合成产物之间的量的关系。包括生长得率(Yx/s)和产物得率(Yp/s)。 生长得率：是指每消耗1g(或mol)基质(一般指碳源)所产生的菌体重(g)，即Yx/s=ΔX／一ΔS。 产物得率：是指每消耗1g(或mol)基质所合成的产物g数(或mol数)。这里消耗的基质是指被微生物实际利用掉的基质数量，即投入的基数减去残留的基质量(S。一S)。 转化率：指投入的原料与合成产物数量之比。 ① 生长得率 基质消耗量转化为菌体生长量的比率 YX/S——生长得率，g/mol ?X ——菌体生长量，g ?S ——基质消耗量，g 其中 为纯生长得率，不包括维持代谢和产物合成 ② 产物得率 基质消耗量转化为代谢产物合成量的比率 (6-4) Yp/S——实际产物得率，g/mol ?P ——产物生长量，g ?S ——基质消耗量，g 其中 (6-5) 为理论产物得率 (2) 比速率(包括基质比消耗率，菌体比生长率，产物比生产率） 基质比消耗率（mol/g·h）系指每活克活菌体在一小时内消耗营养物质的比率。表示细胞对营养物质利用的速率或效率。 菌体比生长率（mol/g·h）系指每克活菌体在一小时内增加菌体的比率。表示细胞的繁殖速率。 产物比消耗率（mol/g·h）系指每克活菌体在一小时内合成产物的比率，它表示细胞的生产能力或合成产物的速度，可以作为判断微生物合成代谢产物的效率 提问 1：从野生真菌菌种进行无杂菌培养 2：希腊字母的读法 A α B β Γ γ Δ δ Ε ε Ζ ζ Η η Θ θ Ι ι Κ κ ∧ λ Μ μ Ν ν Ξ ξ Ο ο ∏ π Ρ ρ ∑ σ Τ τ Υ υ Φ φ Χ χ Ψ ψ Ω ω 结束 菌体浓度变化： 产物浓度变化： 基质浓度变化： 二、补料分批培养 1、单一补料分批培养(P162) 是补料分批培养中的一种类型。 特点：补料一直到培养液达到额定值，中途不取出培养液。 间歇补料操作 连续补料操作 按操作方式 假定：S0、X0 分别为起始营养物和菌体的浓度，S为某时刻底物浓度 则：某一时刻培养液中细胞浓度X为 最大细胞浓度Xmax为： 此时，若以恒定F流加培养基，并保证Dμmax， 则：加入的限制性营养物会很快被消耗。 这表明，补料所引起的培养体系的基质浓度变化dS/dt=0，即： X增加，但X却不变，即： 若定义： 并将其微分，可得： 由B和C式可推出 μ＝D 由A、B、C式推出：补料分批培养数属半稳恒状态，与恒定状态μ＝D不同。即， 在半稳恒状态下有： 明确半稳定状态补料分批培养： (1) 须满足μ＝D (2) D是变化量。 2、补料分批培养的应用 优点： 解除底物抑制、反馈调节作用； 较少菌体生成，提高底物转化率； 方便调节pH和菌体所处的时期； 应用： 多种产品 三、连续培养 连续培养： 等量、同时地加入和排出培养基。 原理： 对数期后期，以一定的速度流进新鲜培养基，同时以溢流方式流出发酵液，使整体达到动态平衡。 单罐连续发酵 多罐连续发酵 (一)连续培养设备类型 均匀混合反应器 恒化器 恒浊器 连续培养设备 活塞流反应器 恒浊器与恒化器的比较 装置 控制 对象 培养基 培养基流速 恒浊器 菌体密度（内控制）