微生物生化反应的质量和能量衡算课件.pptxVIP

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2024-09-07 发布于未知
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微生物生化反应的质量和能量衡算课件.pptx

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2024/9/61微生物生化反应的质量和能量衡算

2024/9/62微生物反应过程的特点微生物反应是生物化学反应，通常是在常温、常压下进行。微生物反应中参与反应的培养基成分多，反应途径复杂，因而在微生物生长的同时往往还伴随着生成代谢产物的反应。微生物反应还受到众多外界环境因素的影响。

2024/9/63如果只对微生物反应过程做概念性描述，可表示为：营养物质（碳源、氮源、氧及无机盐）新微生物细胞+代谢产物+二氧化碳此式不是计量关系式。在生物工业中，有些行业，如酵母生产，只要求菌体的产生，不希望产生其他产物；乙醇工业中，由于是厌氧反应，因此，氧和水项等于零。另一些行业，如氨基酸、酶制剂、抗生素和有机酸等生产，上式各项都不能少。微生物细胞

质量和能量衡算在工程上的意义通过质量和能量衡算，可以了解反应物和生成物之间定量关系，反应过程需要消耗和释放多少能量。通过反应过程衡算式有已知量可以求出未知量。所以它是研究反应过程的一个有效手段，对解决工程问题特别有用。

对各元素进行原子衡算。如果碳源由C、H、O组成，氮源为NH3，细胞的分子式定义为CHxOyNz，忽略其他元素，可用下式表示微生物反应：CHmOn+aO2+bNH3cCHxOyNz+dCHuOvNw+eH2O+fCO2CHmOn------碳源的元素组成；CHxOyNz------细胞的元素组成；CHuOvNw-------产物的元素组成；下标mnuvwxyz-----与一个碳原子相对应的氢、氧、氮的原子数。

例：葡萄糖为基质进行面包酵母（S.cerevisiae）培养，培养的反应可用下式表达，求计量关系中的系数a、b、c和d。C6H12O6+3O2+aNH3bC6H10NO3(面包酵母)+cH2O+dCO2解：C:6=6b+dH:12+3a=10b+2cO:6+2×3=3b+C+2dN:a=b联立求解：a=b=0.48c=4.32d=3.12所以以上关系式为：C6H12O6+3O2+0.48NH30.48C6H10NO3+4.32H2O+3.12CO2

评价微生物生物代谢机能的重要指标-----呼吸商（respiratoryquotient,RQ)RQ=CO2生成速率/O2消耗速率例：乙醇为基质，耗氧培养酵母，反应方程为：C2H5OH+aO2+bNH3c(CH1.75N0.15O0.5)+dCO2+eH2O呼吸商RQ=0.6。求各系数a、b、c、d、e解：C:2=c+dH:6+3b=1.75c+2eO:1+2a=0.5c+2d+eN:b=0.15已知RQ=0.6即d=0.6a联立求解a=2.394b=0.085c=0.564d=1.436e=2.634反应式：C2H5OH+2.394O2+0.085NH30.564(CH1.75N0.15O0.5)+1.436CO2+2.634H2O