导图社区 发酵动力学(1)
发酵工程
发酵工程之氧的供需与传递知识总结，包括氧在微生物细胞中的作用、微生物需氧特征的定量描述、影响微生物需氧的因素、氧的传递途径及传递阻力等内容。
发酵优化设计思维导图：包含试验设计方法，PB设计-因子筛选（二水平的部分试验设计，通过对每个因子取两水平来进行分析，通过比较各个因子两水平之间的差异来确定因子的显著性）等等
发酵工程知识总结：包含菌种的来源，菌种退化和菌种保藏，发酵高产菌种选育，微生物菌种的扩大培养（种子的制备过程，种子质量的控制）等等
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四种工程的区别
发酵工程 第六章 发酵过程及条件控制
发酵过程工艺控制
高二生物选修 生物技术与工程 发酵工程（1）
发酵工程及其应用
郑安琪发酵工程制药
发酵工程7
空气除菌
发酵动力学
产物类型影响发酵过程控制
初级代谢产物
发酵条件：生长最适条件
次级代谢产物
发酵条件：分阶段控制发酵
发酵动力学研究内涵
对细胞生长、产物合成以及基质消耗的速率变化规律进行定量描述，确定他们之间的动态量化关系
发酵动力学研究对象
整个发酵体系中微生物细胞群体，包括生长、休眠以及死亡细胞等几种类型的细胞群体
如何研究发酵动力学
了解发酵动力学参数
本征动力学参数
反映某种微生物在特定培养条件下所特有的生长、产物合成、基质消耗等代谢过程变化的特征参数
表现动力学特征参数
反映的是微生物细胞群体代谢的宏观特征
构建发酵动力学的数学模型
发酵研究流程
细胞生长和产物合成的主要限制因素
建立细胞生长、基质消耗及产物合成之间定量关系的数学模型
重复实验验证模型的可行性及其适用范围
实现发酵过程的最优控制
发酵类型
固态发酵
浅层液体发酵
深层液体发酵
发酵过程
分批发酵
一次性投料、接种直到发酵结束的过程
补料分批发酵
连续发酵
分批发酵细胞生长动力学
细胞生长动力学
细胞生长特征
细胞比生长速率
单位菌体浓度的细胞生长随时间变化率
延迟期
细胞适应环境 未增殖 数量几乎不变
对数增长期
微生物比生长速率达到最大
衰减期
营养物质耗尽+代谢产物积累-----限制微生物生长
Monod方程
微生物对底物亲和力，Ks越大，亲和力越小，底物利用率越慢
如何求解
双倒数法
应用
测定对不同底物的亲和力大小
确定最佳底物
测定最大比生长速率um
若不存在抑制作用
u=um*【1-exp(-s/Ks)】
u=um*(S^n/Ks+S^n)
u=um*(S/Ks*x+s)
若培养液中存在抑制物
底物抑制
dx/dt=u*x
u=um/(1+Ks/S+S/Kis)
产物抑制
线性u=um*(S/Ks+S)*(1-k*p)
指数u=um*S/（Ks+S）*exp（-kp）
产物积累到一定量u=um-K1（P-K2）
培养液中存在多种限制性营养物
稳定期
净生长速率降低为0
衰亡期
基质消耗动力学
基质作用
合成新的细胞物质
合成微生物代谢产物
提供微生物细胞生命活动的能量
得率系数
消耗单位营养物所生成的细胞或产物的量
生长得率系数
产物得率系数
表观得率
专一性得率
底物消耗速率
表观转化率
产物形成的得率系数
基质比消耗速率
产物形成动力学
根据产物生成速率与细胞生长速率之间的动态关系
生长相关型
产物生成与细胞生长密切相关的动力学过程
生长部分相关型
微生物代谢产物为能量代谢的间接结果
非生长相关型
产物生成与能量代谢和细胞生长均直接关系
通过分阶段调控来提高最终的发酵产物产量
前期采用促进细胞生长的条件
后期采用产物合成的最适条件
补料分批发酵动力学
发酵过程中不断向发酵罐内加入培养基，但不从发酵体系中排出发酵液
类型
补料方式
连续流加
不连续流加
多周期流加
流加方式
快速流加
恒速流加
指数流加
变速流加
以补加培养基成分来区分
单一组分补料
多组分补料
始终保持发酵液体的恒定
保证发酵过程总营养一致的情况下，始终将底物浓度维持在合适的范围内
流出的培养液将产物带出
避免产物积累对产物合成的反馈抑制和阻遏作用
罐式发酵
单级连续发酵
多级连续发酵
细胞回流式发酵
塞流式发酵
