《发酵工程原理》教学PPT课件整套电子讲义.ppt

* 用S/ μ与S的数据做线性回归，得回归方程： S/ μ=95.14+0.926S 线性相关系数r=0.9960 由该回归方程计算得： μm =1.08h-1 KS =0.103g/L * （2） 双基质限制生长动力学 两种基质浓度较低时，共同限制微生物生长，有以下方程： 多种限制性底物时 * （3） 对于粘稠发酵液 由于菌体对基质的扩散阻力，Monod方程有偏差，采用Contois公式。这一方程对高密度培养，丝状真菌比较满意。 * （4）普通基质抑制生长动力学 某些基质对生长是必需的，但过量后对生长产生抑制，适用Andrews公式； （当KS较小时） Ki，基质抑制常数 * （5）产物抑制生长动力学 当微生物被其自身代谢产物抑制时， Aibe提出 KP：产物抑制常数 Ki：饱和常数 * （6）其他一些动力学模型 * 2. 细胞生长稳定期和延迟期的Monod型动力学 (1) 延迟期动力学模型的建立 (2) 生长稳定期动力学模型的建立 式中?和?是经验常数，取?=?max和?=xmax * 3. 微生物死亡期和内源代谢 (1) 微生物死亡期的动力学模型 Kd为比死亡速率 (h-1) 对应于由底物生成菌体的一级反应速率为∶ (2) 内源代谢(利用自身基质)的动力学模型 或 ms为细胞的维持系数(s-1)，Y*X/S为最大细胞产率 * 微生物的生长： μ=μs-μd μ 表观比生长率 μs 真比生长率 * * （二）产物合成动力学 产物的合成（指除细胞以外的产品），特别是次级代谢产物的生物合成是一个非常复杂的过程，目前大多数研究只限于以宏观过程变量描述的模型，应用上有一定的局限性。 * 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 类型Ⅰ∶也称为偶联模型（醇类、葡萄糖酸、乳酸） 类型Ⅱ∶也称部分偶联模型（柠檬酸、氨基酸） 类型Ⅲ∶也称为非偶联模型（抗生素、酶、维生素、多糖） 产物合成动力学 * 上述三种类型外还有一种模型是qP与?负偶联的模型，例如黑曲霉生产黑色素，其qP与?的关系可表示为： 当考虑到产物可能存在分解时： 式中，k’d为产物分解常数 产物合成动力学 * 产物合成动力学 以产物生产率作为菌体生长率和菌体量的函数（Luedeking和Piret模型） k1 与菌体生长率关联的产物合成常数 k2 与菌体生长关联的产物合成常数 * 产物合成动力学 按k1,k2常数分， k10, k2=0， 生长偶联型 k10, k20， 部分生长偶联型，混合型 k1=0, k20， 非生长偶联型 * 产物合成动力学 * 产物合成动力学 生长关联型： 当k1=YP/X，k2=0， dP/dt= YP/X·dX/dt， QP= YP/X·μ 非生长关联型： 当k1 = 0， k2=QP， dP/dt=QP·X * k1,k2的确定： 以μ对QP作图 QP= k1μ+k2 QP，产物比生产率 产物合成动力学 * （三）基质消耗动力学 基质包括细胞生长与代谢所需的各种营养成分，其消耗分为三个方面： 细胞生长，合成新细胞； 细胞维持生命所消耗能量的需求； 合成代谢产物。 * 基质消耗动力学 基质比消耗率QS=-dS/Xdt 产物比生产率QP=dP/Xdt * 基质消耗动力学 维持系数m： 单位质量菌体在单位时间内因维持代谢消耗的基质量。是微生物的一种特性。 得率系数Y: 两种物质得失之间的计量比。 生长得率： YX/S=-dX/dS 或 –ΔX/ΔS 产物得率： YP/S=-dP/dS 或 –ΔP/ΔS * 基质消耗动力学 维持系数m和得率系数YX/S，YP/S的确定： QP为常数的情况 某些非生长偶联型产物发酵中，若控制得当，QP可保持稳定（如恒化器中）。 以μ对QS作图，为一直线， 斜率为1/ YX/S, 纵轴截距MS=mS+ QP/YP/S 作为广义的维持常数。 * 基质消耗动力学 * 基质消耗动力学 b. QP为变数的情况 多数情况下， QP随发酵条件，特别是比生长速率μ的变化而变化；利用恒化器在不同稀释率D下可得到稳定状态下的多组QS，μ和Qp的观测值，利用一个多元线性回归，由回归系数可得到所需的参数值。