Содержание
- 2. Важное значение имеют макростехиометрические характеристики биотехнологического процесса. Они выражают взаимосвязь между приростом биомассы, продукта и расходованием
- 3. выход по субстрату, или экономический коэффициент (или коэффициент выхода). определяют, сравнивая количество выросшей за весь цикл
- 4. Выход по продукту метаболизма: Yps=Рк/S0 Различия в обозначении коэффициентов делают с помощью индексов: по биомассе обозначают
- 5. дополнения коэффициент Yxs определен не совсем точно. В начале процесса уже существует некоторое количество биомассы, определяемое
- 6. Экономические коэффициенты: Yxs = (Xk – X0)/ (S0 – Sk) = ΔX/ΔS [г. биомассы/ г. субстрата]
- 7. Метаболические, или трофические, коэффициенты: Ysx = 1/Yxs = (S0 – Sk)/ (Xk – X0) = ΔS/ΔX
- 8. В пределе можно рассматривать промежуток ∆t сколь угодно малым — вплоть до бесконечно малого dt, и
- 9. Стехиометрия процессов культивирования микроорганизмов
- 10. Основные принципы стехиометрии Экономический, метаболический коэффициенты выхода продукта по субстрату и биомассе — это в простейшем
- 11. Если в результате взаимодействия реагентов А и В получаются продукты С и D и выделяется тепло
- 12. Стехиометрические коэффициенты подбирают таким образом, чтобы выразить фундаментальный закон природы — закон сохранения материи. Количество атомов
- 13. В биологии также действует закон сохранения материи. В ходе биологических превращений в клетке перегруппировываются атомы углерода,
- 14. Процесс ферментации можно представить как систему, в которой происходит преобразование исходных реагентов (субстратов) в продукты (клетки
- 15. по аналогии со стехиометрией в микробиологическом процессе ʋc [углеродный субстрат] + +ʋN [азотный субстрат] + +ʋф
- 16. ВЫВОД «ФОРМУЛЫ» БИОМАССЫ МИКРООРГАНИЗМОВ биомасса, состоящая из множества индивидуальных веществ — белков, нуклеиновых кислот, липидов и
- 17. какой-то существующей в природе истинной «формулы» биомассы нет. нужен фиктивный, эмпирический вид «формулы» биомассы За основу
- 18. элементный состав микроорганизмов
- 19. Как теперь из этого элементного состава получить «формулу» биомассы? Если принять сухую массу биомассы равной 100
- 20. Расчет числа грамм-атомов элементов в 100 г сухой биомассы тип м/о С Н О N P
- 21. в первом приближении «формулу» дрожжей можно записать как С3,92Н6,5О1,88N0,54P0,05S0,03 бактерий — С4,42Н7О1,25N0,86P0,1S0,03 «усредненной» биомассы — С4,17Н8О1,25N1P0,1S0,03
- 22. чтобы придать видимость правдоподобия «формуле», ее умножают на какое-то очень большое число, чтобы все коэффициенты оказались
- 23. в стехиометрических расчетах обычно пренебрегают элементами, составляющими малую часть состава биомассы. В «формуле» отбрасывают фосфор и
- 24. в стехиометрическом уравнении все члены можно умножить или разделить на одно и то же число. без
- 25. Удобно принимать такую «молекулярную массу», чтобы в ней оказался только один атом (грамм-атом) углерода. Для этого
- 26. дрожжи — CH1,66O0,48N 0,14, бактерии — CH1,58O0,28N0,19; «усредненная» биомасса — CH1,92O0,30N0,24;
- 27. для «усредненной» биомассы используется формула, предложенная Стоутхамером для С-моля: CH1,8O0,5N0,2 Из-за простоты эту формулу применяют в
- 28. Рассчет «молекулярной массы» С-моля: М= 1·12 + 1,8·1 + 0,5·16 + 0,2·14 = 24,6 по брутто-формуле
- 29. РАСЧЕТ ВЫХОДА БИОМАССЫ НА УГЛЕРОДНЫЙ СУБСТРАТ наибольший интерес с учетом выхода составляет самый дорогой субстрат —
- 30. Эти вещества можно также пересчитать на С-моль (т.е. оставить в молекуле только один атом углерода). Например,
- 31. разные субстраты дают различный стехиометрический выход по биомассе. фактически измеренные данные выхода биомассы отличаются от теоретически
- 32. Чтобы объяснить эти расхождения, ввели понятие «энергетический выход» биомассы. - в каждом субстрате заключена энергия, которая
- 33. Степень восстановленности зависит от числа так называемых «доступных электронов», или «редоксонов». Принимают, что один атом углерода
- 34. степень восстановленности субстрата CmHnOpNq рассчитывают по формуле: γs = 4m + n - 2р - 3q
- 35. Оценка биомассы по степени восстановленности (обозначение γх) Биомасса (CHl,8O0,5N0,2): γX =4 х 1 + 1,8 –
- 36. В.К. Ерошиным введено понятие энергетический выход биомассы, представляющий собой отношение энергии в субстрате к энергии, заключенной
- 37. метан η = 8,0/4,2 = 1,9 С-моль биомассы/C-моль субстрата; гексан η = 6,3/4,2 = 1,5 метанол
- 38. В формуле для η выход выражен в С-молях биомассы на С-моль субстрата. От него можно перейти
- 39. метан YXS = 1,9 х 24,6/16 = 2,92 г биомассы/ г субстрата; гексан YXS = 1,5
- 40. для глюкозы энергетический выход биомассы дает значения чуть ниже стехиометрического (0,78 против 0,82), но при этом
- 41. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ В РЕАЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ ФЕРМЕНТАЦИИ исходные предпосылки «энергетической» теории материального баланса неверны. Они не
- 42. общее стехиометрическое соотношение для объединенного процесса: ʋs S + ʋo2 [02] + ʋN [NH3] → X
- 43. Необходимо знать, количество израсходованного субстрата (в реальных мерах — граммы, килограммы и т. д.) и количество
- 44. Разделив эти величины на молекулярные массы соответственно субстрата, биомассы или продукта, получаем для этих веществ количества
- 45. Первый из этих расчетов — приведение всех количеств к одному С-молю биомассы. обычно находят такие стехиометрические
- 46. Таким образом сразу находим ʋs и ʋР. Для определения коэффициентов по другим веществам (О2, СО2, NH3
- 47. При этом индексы в формуле субстрата обозначим как ms, ns, ps, qs, в формуле продукта —
- 48. уравнение баланса по углероду: ʋSmS = 1 + ʋpmp + ʋCO2 То же для водорода: ʋSnS
- 49. Уравнение баланса по кислороду: ʋSpS + ʋO2 · 2 = 0,5 + ʋpPp + ʋCO2 ·
- 50. Решение системы уравнений позволит найти все стехиометрические коэффициенты для данного процесса ферментации. Для примера рассмотрим конкретный
- 51. Переведем все величины в г моли соответствующих веществ Молекулярная масса (г/моль): сахарозы (С12Н22О11) равна 342, лимонной
- 52. Пересчитаем все стехиометрические коэффициенты на С-моль биомассы, т.е. разделим обе части равенства на 12,2. 0,24 [С12Н22О11]
- 53. Для нахождения оставшихся коэффи-циентов записываем систему уравнений элементного баланса для данного процесса При этом для субстрата
- 54. Баланс по водороду: ʋSnS + ʋNH3 · 3 = 1,8 + ʋpnp + ʋH2O · 2
- 55. Баланс по кислороду: ʋSpS + ʋO2 · 2 = 0,5 + ʋpPp + ʋCO2 · 2
- 56. Баланс по азоту: ʋsqs + ʋNH3 = 0,2 + ʋpqp 0 + ʋNH3 = 0,2 +
- 58. Скачать презентацию