白腐菌液态培养模型.ppt

白腐菌液态培养生长的数学模型 什么是白腐菌？ 白腐菌是自然界中常见的担子菌类，它们腐蚀木头使它们降解，因为它们能分泌细胞外的酶系统，主要有漆酶，木质素和锰—过氧化酶。这些酶和过氧化氢能产生氧气和次级代谢产物，白腐菌的这一特性区别于大多数其他微生物。微生物使木质素的所有成分矿物化产生二氧化碳和水。白腐菌这一生物技术合理的运用有别于工业降解污染物和其他危险材料转变成有附加值和高效木质素酶产品。 为了产生木质素酶，白腐菌既能在用一般菌类培养的固体培养基培养，也能用液体培养基培养。液态发酵的发生使酶的分离纯化变得更简单更便宜，如果在液态发酵下培养，霉菌可以形成分散的菌丝细丝或者互相编织的菌丝团称为菌丝球，取决于霉菌种类的基因，培养液的性质，化学的和物理的培养条件。要获得相同规格即相同尺寸和形状的菌丝体并不容易，很多因素可以影响它 利用液态培养基和固态培养基的不同方法白腐菌的酶产物已经在（3.9--16）集中地学习过，尽管霉菌知识的运用兴趣在不断增加，但是已发布的白腐菌生长数据几乎是通过测量生长浓度得到的，白腐菌生长动力学是利用葡萄糖和甘油作为唯一碳源进行研究的。 米歇尔生长动力学是生理学，基因学，生态学和生物学不可缺少的工具。生物转化过程模型对于寻找最佳培养条件，生长和培养设计，控制，扩大和培养结构用到有效材料和成本节约有很大作用。因为这个黑盒子模型经常被运用。因为它们同时也提供了简单有效地易于理解的过程。用黑盒子模型来计算动力学参数是最易感受的模型发展，它是从大量的实验结果中得到的。然而黑盒子模型有两个主要的缺点，首先，识别大量的模型参数是一项艰巨的工作，尽管这些参数的生理学意义不是非常明确。第二，这个模型不能真正包括一些动力学改变，由于环境因素，工作条件和发酵液量的改变，因此这个模型的大致预测和控制行为是有限的。 在这章中，我们将学习白腐菌在摇瓶里依靠葡萄糖，果糖和蔗糖生长。这个过程的数学模型包括转化酶促进蔗糖水解作用和微生物依靠葡萄糖和果糖生长的发展，转化酶促进反应和依靠葡萄糖和果糖生长的生物量动力学参数通过利用单一培养基试验获得的实验结果被计算出来，数学模型已经被证实用于参数计算的灵敏度很高。尽我们所能这是白腐菌以果糖和蔗生长模型建立的第一次尝试。 数学模型 研究白腐菌在摇瓶中以葡萄糖，果糖和蔗糖为唯一碳源的液态培养。当蔗糖被当做碳源，由Eq. 1–3给出的反应是用于模型的发展。首先蔗糖被酶水解作用成葡萄糖和果糖，同时生物利用葡萄糖和果糖生长。 简单来说，转化酶促进蔗糖降解是一步酶反应，反应物的黏度和培养期间不断的遗留物，考虑到这些基本的假设。数学模型建立包括白腐菌以葡萄糖和果糖生长和细胞外转化酶促进蔗糖水解作用。莫诺式模型用于描述依靠葡萄糖和果糖的生物生长，而米歇尔门坦式动力学用于描述转化酶促进蔗糖降解解 总的生物生长速率是依靠葡萄糖和果糖生物量生长的速率的和。 果糖和葡萄糖是唯一的限制基质，所有其他营养物质例如氮、磷和其他生长因子是不限制的。 生物量的平衡，葡萄糖、果糖和蔗糖在大量反应堆里可以由下面几个不同的方式展现 材料和方法 材料 微生物 白腐菌MZKIG—99是由国家级化学机构微生物培养中心慷慨指献的。卢布尔雅娜 斯洛文尼亚，它的培养在30度下培养，在含有2%麦芽膏和2%琼脂膏的媒介中4度保存，间隔一个月换一次料。 化学品 果糖从西格玛奥瑞奇集团购买，蔗糖从奥西耶克奥团购买，葡萄糖、Na2HPO4, KH2HPO4,琼脂膏和柠檬酸从萨克勒布购买MgSO4á7H2O。和CaCl2á2H2O从默克公司购买，蛋白胨、麦芽膏和酵母膏从DDC公司购买。 方法 分析学 生物量的浓度是由干重方法确定的培养液滤过0.45 lm的滤纸，保留下的生物用蒸馏水清洗，在80度下干燥24h。 葡萄糖、果糖和蔗糖的浓度通过高压液相色谱法确定，高压液相色谱仪装配了一个c18柱和光折射系统检测器，分析在80 度下流动相流量为0.5cm3下进行。蔗糖、葡萄糖和果糖的滞留时间分别是7.6、9.1和10.6分钟。 培养液准备 固体培养接种到500 cm3的摇瓶中50 cm3的培养液（PH6.13）含有10 g dm-3葡萄糖0.2 g dm-3蛋白胨0.3 g dm-3酵母膏0.8 dm-3 KH2PO4 0.2 g dm-3 Na2HPO4 0.5 dm-3 MgSO4·7H2O使摇瓶在定轨摇床上以140每分钟转数27度下发酵，经过72小时的培养后，把培养液过滤。图像分析技术是用于测定产生小球的大小和形状，只有相同大小（圆径 3+-0.5mm）和形状（球形的）的小球可以用于进一步的实验。 动力学测量值 动力学测量值是从含有50 cm3反应发酵液的250 cm3的玻璃反应器获得的反应发酵液包含10 g dm-3 或 20 g dm-3的蔗糖0.