发酵工程—5微生物反应动力学.pptVIP

二、分批发酵动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 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。 二、分批发酵动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 类型Ⅰ∶也称为偶联模型（醇类、葡萄糖酸、乳酸） 产物生成速率为 二、分批发酵动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 类型Ⅱ∶也称部分偶联模型（柠檬酸、氨基酸） 产物生成速率为 α 与生长关联的细胞生产能力 β 非生长关联的生长比速 二、分批发酵动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 类型Ⅲ∶也称为非偶联模型（抗生素、酶、维生素、多糖） 产物生成速率为 P 产物失活常数 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 连续培养动力学 连续培养方法是 1949 年由莫诺首先提出和建立起来的；连续培养是针对间隙（分批）培养而言的，即以一定速率不断向混合均匀的发酵罐中供给新鲜的培养基，同时等量的排出发酵液，维持发酵液量一定的培养方法。 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 分批发酵中，微生物处于连续变化的环境中，菌体不能长期处于旺盛的发酵期，发酵设备利用率低(非生产周期长)，单位体积时间的产物量也较少。 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 连续发酵中，微生物的生长代谢活动保持旺盛的稳定状态，而 pH、营养成分、溶解氧等都保持恒定，并从系统外部予以调控。这样就大大提高了设备利用率。 与分批发酵相比较，连续发酵具有单位产量的反应器容积小，人工费用低，产品质量稳定及发应速率容易控制的优点。 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 连续培养方法 从设备分类、从控制方法分类、从菌种循环角度分类、从培养级数分类 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 恒化器 具有恒定化学环境的反应器;恒化指明了操作的稳定状态特征。恒化器的基本操作模式如下图。 单级连续培养 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 对于菌体： 积累的细胞＝（进入-流出）的细胞 +（生长-死亡）的细胞 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 因①流入反应器的菌体浓度 x0 为零；②μ＞＞ε；③培养液体积不变； F/V 单位体积培养液的流率，用稀释率 D 来描述，表示反应器中物料更新程度，是连续培养中的一个重要的参数;稀释率的倒数就是物料在反应器中的平均停留时间。 三、连续培养动力学 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 对于恒化器而言，因菌体浓度处于恒定状态，所以： * 九 、微生物反应动力学 概述 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解有关生产菌种对环境条件的要求，深入地了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 根据培养中过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系将发酵过程划分为不同的类型。 分批发酵类型分为： 第一类型 第二类型 第三类型 分批发酵：在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 产物直接来源于初级代谢，菌体生长与产物形成不分开。 例如单细胞蛋白和葡萄糖酸的发酵 第一类型（生长关联型） 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 第二类型（部分生长关联型） 产物也来源于能量代谢所消耗的基质（与碳源消耗部分关联在一起），但其形成在菌体增殖的后期； 生长出现两个峰； 例如，柠檬酸和某些氨基酸的发酵。 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 第三类型（非生长关联型） 产物是在基质消耗和菌体生长之后，菌体利用中间代谢反应来形成的，即产物的形成和初级代谢是分开的。 如抗生素发酵。 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 一、发酵类型 发 酵 工 程 — 微生物反应动力学 分批发酵的分类对发酵实践具有指导意义 如果生产的产品是生长关联型（如菌体与初级代谢产物），宜采用有利于细胞生长的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长期； 如果产品是非生长关联型（如抗生素），则宜缩短对数生长期，并迅