发酵动力学要点.ppt

发酵动力学 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 论文鉴赏 Part 2 分批发酵动力学 Batch fermentation kinetics 微生物生长动力学 时间 菌体浓度 延迟期 指数生长期 减速期 静止期 衰亡期 微生物生长曲线 延迟期： 指数生长期: 减速期: 静止期： 衰亡期: x为微生物细胞浓度， u为以细胞浓度表示的比生长速率 分批发酵动力学 对数生长期的微生物生长速率正比于原有的微生物数，因此可以直接得出微生物的基本生长动力学方程：生物数，因此可以直接得出微生物的基本生长动力学方程： μ= 。 分批发酵动力学 指数生长期数生长期 分批发酵动力学 μ在对数期是常数，取得最大值，在其它生长期不是常数。分析各生长不同时期的μ数值。 延滞期：x无净生长，μ ＝0 ； 加速生长期：x增加，μ2＞μ1 ； 对数期：x对数增加，μ＝常数； 减速生长期：x增加缓慢，μ4＜μ3 ； 衰减期：x无净生长，μ＝0 ； 衰亡期：x减少，μ＜0。 Monod方程 μ Ks μ μ：菌体的生长比速 S：限制性基质浓度 Ks：半饱和常数 μmax: 最大比生长速度 Monod方程的意义 当S? Ks, μ-S是线性关系，μ与S成正比。 当S? Ks ，μ≈ μmax，此时微生物的生长不受限制基质的影响。 对某一钟微生物在某种基质条件下，μmax 和Ks 是一定值。 不同的微生物有不同的μmax 和Ks 。即使同一种微生物在不同 的基质种也有不同的μmax 和Ks 。 Ks越大，表示菌体对基质的亲和力越小。 底物消耗动力学 　所谓菌体生长动力学是以研究菌体浓度、限制性基质（培养基中含量最少的基质，其他组分都是过量的）浓度、抑制剂浓度、温度和pH等对菌体生长速率的影响为内容的。 在分批发酵中，菌体浓度X,产物浓度P和限制性基质浓度S均随时间t变化 底物消耗动力学 底物消耗动力学 得率系数 指消耗单位营养物所生成的细胞或产物数量。其大小取决于生物学参数（μ,x ）和化学参数（DO、C/N、磷含量等） （1）生长得率系数 ① Yx/s、Yx/o、Yx/kcal：消耗每克营养物、每克分子氧以及每千卡能量所生成的细胞克数； ② Yx/c、 Yx/N、 Yx/p、Yx/Ave- ：消耗每克C、每克N、每克P和每个有效电子所生成的细胞克数； ③ Yx/ATP：消耗每克分子的三磷酸腺苷生成的细胞克数。 底物消耗动力学 （2） 产物得率系数： 消耗每克营养物（s）或每克分子氧(O2)生成的产物(P)、ATP或CO2的克数。 底物消耗动力学 定义：表观得率 专一性得率 *专一性用于生长的底物量△S’不含用于维持能耗及产物形成部分的用量。 底物消耗动力学 1/Yx/s 1/YG m 1/ μ 图解法求微生物的本征参数YG和m 底物消耗动力学 底物主要消耗在以下三个方面：一是 用于合成新的细胞物质；二是用于合成代谢产物；三是提供细胞生命活动的能量。因此底物的消耗与微生物的生长繁殖和代谢产物的合成密切相关。 底物消耗动力学 m—维系细胞结构和生命活动所需能量的细胞维系系数，s-1 基质比消耗率QS=-dS/Xdt 产物比生产率QP=dP/Xdt 代谢产物的合成与微生物生长的动力学关系 Gaden根据产物生成速率和细胞生长速率之间的关系，将产物形成区分为三种类型： Ⅰ型：也称为偶联模型（醇类、葡萄糖酸、乳酸） 代谢产物的合成与微生物生长的动力学关系 Ⅱ型：也称部分偶联模型（柠檬酸、氨基酸） 式中： α—与菌体生长相关联的产物生成系数 β—与菌体浓度相关联的产物生成系数 Ⅲ型：也称为非偶联模型（抗生素、酶、维生素、多糖） 产物的生成速率与微生物的生长速率无关，只与菌体的生物量积累有关。 分批发酵的优缺点 优点：操作简单、不容易染菌、投资低； 缺点：生产能力低、劳动强度大、而且每批发酵结果都不完全一样，对后续的产物分离将造成一定的困难。 分批培养系统属于封闭系统，只能在一段有限的时间内维持微生物的增殖。微生物处在限制性的条件下生长，表现出典型的生长周期 。 Part 3 连续发酵动力学 Continuous fermentation kinetics 连续发酵定义及特点 把新鲜的培养基连续地供给均匀混合的发酵系统，同时又以相同的速度把含有细胞和产物的发酵液从发酵系统中抽出便可使发酵过程连续化 ，并且使发