[教育学]7第七章发酵过程动力学.pptVIP

* * * * * * Hybridoma - 杂交瘤细胞 * * * * * * * * * * * * 反竞争性抑制：对酶活性的一种抑制作用，由于所加入的抑制剂能与酶-底物复合物结合，而不与游离酶结合，所以其特征是反应的最大速度比未加抑制剂时反应的最大速度低，当以速度的倒数相对底物浓度的倒数作图，所得图线与未被抑制反应的图线平行。 * * * * * * * * 第四节 产物形成动力学 一、初级代谢产物和次级代谢产物 次级代谢产物：还有一类代谢产物，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，这些物质称为初级代谢产物。 * * 二、Gaden对发酵的分类与Luedeking-Piret模型 （1）一类发酵：产物的形成和菌体的生长相偶联 x p 产物合成速度与微生物生长速度呈线性关系； 这种类型的产物主要是葡萄糖代谢的初级中间产物，如乙醇发酵就属于此类型。 * 1.Gaden发酵分类 * （2）二类发酵：产物的形成和菌体的生长部分偶联 x p 它是介于生长产物合成偶联型与生长产物合成非偶联之间的中间类型； 产物的合成存在着与生长偶联和不偶联两个部分。 该类型的发酵过程中，产物合成比速率的最高时刻要迟于比生长速率最高时刻的到来。 * * （3）三类发酵：产物的形成和菌体的生长非偶联 x p 多数次级代谢产物的发酵属这种类型，如各种抗生素和微生物毒素等。 物质的生产速率很难与生长相联系。 产物合成速度与碳源利用也不存在定量关系。 一般产物的合成是在菌体的浓度接近或达到最高之后才开始的，此时比生长速率已不处于最高值。 * * 2.Luedeking-Piret模型方程 π＝α+βμ α=0，β≠0： 表示一类发酵 α≠0，β≠0：表示二类发酵 α≠0，β=0： 表示三类发酵 * * 1：生长偶联型 2：生长部分偶联型 3：非生长偶联型 4：生长负相关型 5：生长无关型 * * 三、根据产物形成与基质消耗的关系对发酵分类 产物的形成直接与基质(糖类)的消耗有关。 这是一种产物合成与糖类利用之间存在化学计量关系的发酵，糖提供了生长所需的能量。 糖耗速度与产物合成速度的变化是平行的。 例如，酵母菌的酒精发酵。 * 1.类型Ⅰ * 产物的形成间接与基质(糖类)的消耗有关，即微生物生长和产物合成是分开的，糖分既供应生长所需能量，又充作产物合成的碳源。 例如，柠檬酸、谷氨酸发酵等。 但是，在发酵过程中有两个时期对糖的利用最为迅速，一个是最高生长时期，另一个是最大产物合成时期。 例如，在黑曲霉生产柠檬酸的过程中，发酵早期糖用于满足菌体生长，直到其他营养成分耗尽为止；然后代谢进入柠檬酸积累阶段，产物积累的数量与利用糖分数量有关，这一过程仅得到少量的能量。 * 2.类型Ⅱ * 产物的形成明显地与基质(糖类)的消耗无关，即产物是微生物的次级代谢产物，产物合成是在菌体生长停止及底物被消耗完以后才开始的。 此种培养类型也叫无生长联系的培养。 例如，青霉素、链霉素等抗生素的发酵。 * 3.类型Ⅲ * 第五节 基质消耗动力学 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量是一个常数。 * * 含碳基质 O2 初级代谢产物 CO2 + H2O 菌体 代谢终产物 维持代谢 中间代谢 菌体生长 产物合成 * * X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）+维持 1.基质消耗的物料衡算 * 假设发酵过程没有中间代谢产物积累，则含碳基质的质量平衡算式为： 消耗的含碳基质=维持代谢消耗量+菌体生长消耗量+产物合成消耗量 即 * 微分后 该模型为基质消耗的普遍动力学模型。 * 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 方程两边，同时除以X，得， * 2.若基质仅用于细胞的生长 两边除于X，得 * * 3.若产物的合成不消耗基质 两边除于X，得 * * 第六节发酵过程动力学模拟与参数的估计 发酵过程动力学模拟的步骤： 根据发酵过程中细胞生长、基质消耗、产物生成的时间曲线，提出其动力学模型； 根据实验数据对所提出模型进行拟合，确定模型参数； 比较模型计算值与实验值的差别，以判断模型的准确性； 分析模型误差的原因，并对模型进行修正。 产物生成和基质消耗动力学模型大都与菌体浓度