乳酸发酵动力学
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
+ βX
乳酸是典型的初级代谢物,其生成与菌 体生长并不同步, 因此属于部分偶联关系
采用Luedeking-Piret方程式表示为：
dcP dcX =α + βcX dt dt (4)
式中， cP———乳酸质量浓度（g/L）； α———菌体生长速率相关的常数； β———细胞浓度相关的常数。
11
米根霉发酵L-乳酸
生长动力学
学名 α-羟基丙酸
HOOC HO C CH3 H
有 机 酸
L-乳酸C3H6O3
2
产生菌：主要有霉菌中的
根霉属及细菌中的乳酸菌类
根霉属中的米根霉是生产L- 乳酸的理想菌种。
属于好氧异型发酵 可直接利用淀粉、糊精等碳水化 合物通过EMP途径生成L-乳酸
3
动力学模型的建立
14
15
微生物发酵 动力学过程
•微生物的生长
•基质的消耗
•代谢产物的 生成
4
Logistic方程 通过 Luedeking–Piret方程 Luedeking–Piret–Like方程 进行最优参数估计和非线性拟合, 得到了
菌体生长、产物生成和底物消耗的动力 学模型和模型参数。
5
菌体生长动力学模型
米根霉的生长曲线
底物消耗动力学模型
底物葡萄糖的消耗主要用于细胞的生成、 产物的合成以及菌体代谢维持3 个方面， 根据发酵实验可知, 产物生成与细胞生长
部分耦连
12
因此可采用Luedeking–Piret–Like方程 来描述底物的消耗情况如下：
dcS 1 dcX 1 dcp mcX (5) dt YX / S dt YP / S dt
KS +cS
1 KIP cP
cX
（3）
9
产物生成动力学模型
将产物生成动力学模型分为3种类型: Ⅰ产物形 成与细胞生长相耦联; Ⅱ产物形成与细胞生长 部分耦联; Ⅲ产物形成与细胞生长没有联系。
Luedeking and Piret对此进行了总结, 得到著名的 Luedeking-Piret方程:
dP = α dX dt dt
式中， YX/S ——细胞得率系数； YP/S———产物得率系数； m———细胞代谢维持系数。
13
米根霉生长动力学模型
dcX = μ max dt cS KS +cS 1 KIP cP
cX
总 结
乳酸生成动力学模型
dcP dt
= α
dcX
dt
+ βcX
葡萄糖消耗动力学模型
dcS 1 dcX 1 dcp mcX dt YX / S dt YP / S dt
6
在对数生长期，菌体的生长速度与菌体生 物量浓度呈正比，即： dcX = μcX dt
（1）
式中，μ———细胞比生长速率（h-1） cX———菌体干重（g/L） t———发酵时间（h）
7
考虑到乳酸发酵产物对细胞生长的抑制 作用， 使用Logistic方程修正为： cS KS +cS
μ = μmax
1 1&#生长速率（h-1）； KS———Monod 常数； KIP———产物抑制常数； cS———底物（葡萄糖）质量浓度（g/L）； cP———产物（乳酸）质量浓度（g/L）
8
由（1）（2）式可得到米根霉的生长模型为： dcX = μ max dt
cS
+ βX
乳酸是典型的初级代谢物,其生成与菌 体生长并不同步, 因此属于部分偶联关系
采用Luedeking-Piret方程式表示为：
dcP dcX =α + βcX dt dt (4)
式中， cP———乳酸质量浓度（g/L）； α———菌体生长速率相关的常数； β———细胞浓度相关的常数。
11
米根霉发酵L-乳酸
生长动力学
学名 α-羟基丙酸
HOOC HO C CH3 H
有 机 酸
L-乳酸C3H6O3
2
产生菌：主要有霉菌中的
根霉属及细菌中的乳酸菌类
根霉属中的米根霉是生产L- 乳酸的理想菌种。
属于好氧异型发酵 可直接利用淀粉、糊精等碳水化 合物通过EMP途径生成L-乳酸
3
动力学模型的建立
14
15
微生物发酵 动力学过程
•微生物的生长
•基质的消耗
•代谢产物的 生成
4
Logistic方程 通过 Luedeking–Piret方程 Luedeking–Piret–Like方程 进行最优参数估计和非线性拟合, 得到了
菌体生长、产物生成和底物消耗的动力 学模型和模型参数。
5
菌体生长动力学模型
米根霉的生长曲线
底物消耗动力学模型
底物葡萄糖的消耗主要用于细胞的生成、 产物的合成以及菌体代谢维持3 个方面， 根据发酵实验可知, 产物生成与细胞生长
部分耦连
12
因此可采用Luedeking–Piret–Like方程 来描述底物的消耗情况如下：
dcS 1 dcX 1 dcp mcX (5) dt YX / S dt YP / S dt
KS +cS
1 KIP cP
cX
（3）
9
产物生成动力学模型
将产物生成动力学模型分为3种类型: Ⅰ产物形 成与细胞生长相耦联; Ⅱ产物形成与细胞生长 部分耦联; Ⅲ产物形成与细胞生长没有联系。
Luedeking and Piret对此进行了总结, 得到著名的 Luedeking-Piret方程:
dP = α dX dt dt
式中， YX/S ——细胞得率系数； YP/S———产物得率系数； m———细胞代谢维持系数。
13
米根霉生长动力学模型
dcX = μ max dt cS KS +cS 1 KIP cP
cX
总 结
乳酸生成动力学模型
dcP dt
= α
dcX
dt
+ βcX
葡萄糖消耗动力学模型
dcS 1 dcX 1 dcp mcX dt YX / S dt YP / S dt
6
在对数生长期，菌体的生长速度与菌体生 物量浓度呈正比，即： dcX = μcX dt
（1）
式中，μ———细胞比生长速率（h-1） cX———菌体干重（g/L） t———发酵时间（h）
7
考虑到乳酸发酵产物对细胞生长的抑制 作用， 使用Logistic方程修正为： cS KS +cS
μ = μmax
1 1&#生长速率（h-1）； KS———Monod 常数； KIP———产物抑制常数； cS———底物（葡萄糖）质量浓度（g/L）； cP———产物（乳酸）质量浓度（g/L）
8
由（1）（2）式可得到米根霉的生长模型为： dcX = μ max dt
cS