生物工艺原理　全套课件.PPTVIP

μmax，＝1.11 (h-1); Ks＝97.6 mg/L td＝ln2/ μmax＝0.64 h 第三节 产物形成动力学的基本概念 一、初级代谢产物和次级代谢产物 次级代谢产物：还有一类产物，对细胞的代谢功能没有明显 的影响，一般是在稳定期形成，如抗生素等， 这一类化合物称为次级代谢产物。 初级代谢产物：微生物合成的主要供给细胞生长的一类物质。 如氨基酸、核苷酸等等，这些物质称为初级 代谢产物。 二、Gaden对发酵的三分类与Pirt方程 〖一类发酵〗 产物的形成和菌体的生长相偶联 x p 〖二类发酵〗 产物的形成和菌体的生长部分偶联 x p 〖三类发酵〗 产物的形成和菌体的生长非偶联偶联 x p 〖Pirt方程〗 π＝a + bμ a=0、b≠0： 可表示一类发酵 a≠0、b=0： 可表示二类发酵 a≠0、b≠0：可表示三类发酵 第四节 基质消耗动力学的基本概念 S S1 菌体 S2 产物 S3 维持 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）+维持 维持消耗(m) ：指维持细胞最低活性所需消耗的能量，一般来讲，单位重量的细胞在单位时间内用于维持消耗所需的基质的量是一个常数。 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）+维持 m: 维持消耗系数 YP/s: 产物对基质的理论得率系数 YX/s: 细胞对基质的理论得率系数 物料衡算： o 第五节 反应动力学的应用——连续培养的操作特性 连续反应器： 流入速度=流出速度=F 反应器内(V)全混流溶质浓度处处相等 o 物料衡算（连续培养的反应器特性） 对菌体: 稳态 稀释率(D):补料速度与反应器体积的比值(h-1) o 物料衡算（连续培养的反应器特性） 对基质: 稳态 稀释率(D):补料速度与反应器体积的比值(h-1) D μ S σ x 连续培养操作的模型分析 ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ 最大 D＞μmax时会造成菌体的洗出 连续培养的操作特性 连续培养富集微生物的原理 连续培养中，最终在此培养体系中生存下来的微生物都是此时刻对该种底物表现出最大生长的微生物（或一个微生物生态）。 s0 μ 当只有B时建立稳态： μB=D,对应S0 如果引入微生物A： μ= μA (S0) μA D x增加 s下降 μA μB下降 μBD被洗出 典型微生物的生长速度 第六节 酶与细胞的固定化 酶的特点 酶的固定化 固定化方法 物理法 吸附法 包埋法 化学法 交联法 共价结合法 物理吸附法： 酶吸附于惰性载体上或吸附于离子交换树脂上。 简单吸附：使酶溶液与吸附载体相互接触而实现 结合力较弱。非专一性、可逆 载体：矿质材料、离子交换树脂、金属材料、天 然高分子材料 已经吸附的酶再经双功能交联剂（戊二醛或双偶 氮联苯胺-2，2’-二磺酸等）交联实现真正的固 定化 用于吸附固定化酶的载体： 矾土 胶原蛋白 阴离子交换树脂 胶棉 阳离子交换树脂 处理过的金属或玻璃 活性碳 硅藻土 碳酸钙 二氧化硅 纤维素 高岭土 膨润土 无机载体（矿质材料等）吸附能力低， ＜1mg/g吸附剂 处理后吸附能力提高，如经二氧化钛覆 盖后的不锈钢颗粒（直径100～200μm） 对β-半乳糖苷酶吸附能力提高为： 17mg/g载体 酶蛋白在载体上的吸附程度与介质的pH、 蛋白质浓度、及酶和载体的性质有关 包埋法： 将酶包裹在一个有限的空间内，行动受到限制，酶蛋白不直接参与该空间结构的形成。底物和产物可自由进出该空间。优点：通用性大；局限性：要求所有的底物和产物均为小分子。 分为：凝胶包埋法、纤维包埋法、 微囊化法 凝胶包埋法： 原理：在需要包埋的酶周围形成交联的聚合物网 络，将酶分子包裹在该网络中。 方法：将聚合物单体、交联剂和酶溶液混合后， 加入催化剂，使之发