《发酵工艺学第六》.pdfVIP

第六章发酵动

力学

一、动力学根本

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概念

发酵过程：包括细胞内的生化反响，胞内

与胞外的物质交换，胞外物质传递及反响。

微生物是该反响过程的主体：是生物催化剂，

又是一微小的反响容器。

微生物反响的本质是复杂的酶催化反响体系。

酶能够进行再生产。

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微生物反响是非常复杂的反响过程

〔1〕反响体系中有细胞的生长，基质消耗和产物

的生成，有各自的最正确反响条件。

细胞生长动力学

反响基质消耗动力学

代谢产物生成动力学

〔2〕微生物反响有多种代谢途径。

〔3〕微生物反响过程中，细胞形态、组成要经历

生长、繁殖、维持、死亡等假设干阶段，不同菌

龄，有不同的活性。

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动力学定义：是对细胞群体的动力学行为的描述。

不考虑细胞之间的差异，而是取性质上的平均值，

在此根底上建立的模型称为确定论模型，如果考

虑每个细胞之间的差异，那么建立的模型为概率

论模型。

如果在考虑细胞组成变化的根底上建立的模型，称

为结构模型，一般选取RNA、DNA、糖类及蛋白

含量做为过程变量。菌体视为单组分的模型为非

结构模型，通过物料平衡建立超经验或半经验的

关联模型。

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一、动力学根本概念

X

S〔底物〕─→X〔菌体〕＋P〔产物〕

发酵研究的内容

菌种的来源——找到一个好的菌种

发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种

的潜力

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发酵动力学中常用的几个术语

1．得率(或产率，转化率，Y)

(Yx/s)和产物得率(Yp/s)。

得率：是指被消耗的物质和所合成产物之间的量

的关系。

生长得率：是指每消耗1g(或mo1)基(一般指碳

源)所产生的菌体重(g)，即Yx/s=ΔX/ΔS。

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•产物得率：是指每消耗1g(或mol)基质所合成的

产物g数(或mol)。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、-S)。

•转化率：往往是指投入的原料与合成产物数量

之比。

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•2．基质比消耗速率(qsg(或mo1)／g

系指每克菌体在一小时内消耗营养物质的量。它

表示细胞对营养物质利用的速率或效率。

•在比较不同微生物的发酵效率上这个参数很有用。

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•3．产物比生产速率(qpg(或mo1)／g

系指每克菌体在一小时内合成产物的量，它表示

细胞合成产物的速度或能力，可以作为判断微生

物合成代谢产物的效率。

•4．发酵周期：实验周期是指接种开始至培养结束

放罐这段时间。

•但在工业生产上计算劳动生产率时那么还应

把发酵罐的清洗、投料、灭菌、冷却等辅助时间

也计算在内。即从第一罐接种经发酵结束至第二

次接种为止这段时间为一个发酵周期，这样才能

正确反映发酵设备的利用效率。

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研究发酵动力学的目的

•〔1〕确定最正确发酵工艺条件

•〔2〕建立发酵过程中菌体浓度、基质浓

度、温度、pH、溶氧等工艺参数