Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)
жүктеу/скачать 1,87 Mb. Pdf көрінісі
|
| dx
x Dx d При установившемся режиме непрерывного культивирования попу- ляция находится в состоянии динамического равновесия, при котором 0 τ dx d . Следовательно, μx Dx и μ D . Это означает, что в стаби- лизированной проточной культуре удельная скорость роста популяции равна скорости разбавления. Величина μx (или Dx ) выражает количе- ство биомассы, г/(дм 3 ˙ ч), продуцируемой в единицу времени в единице объема среды, и называется продуктивностью культуры. Изучая рост микробной популяции в хемостате, Моно установил, что зависимость скорости роста от концентрации субстрата можно описать уравнением, напоминающим уравнение Михаэлиса − Ментен, применяемое в ферментативной кинетике: max μ μ , s S K S 30 где μ max – максимальная удельная скорость роста культуры при отсут- ствии лимитации субстратом; S – концентрация субстрата в среде; K s – константа насыщения для субстрата, численно равная концентрации лимитирующего субстрата, при которой max μ 0,5 μ . Значение K s для многих микроорганизмов имеет небольшую ве- личину. При культивировании дрожжей Candida scottii на среде с глюкозой константа насыщения составляет 30–35 мг/дм 3 . Поскольку в уравнении Моно величина 1 s S K S , то удельная скорость роста популяции всегда ниже теоретически возможной. Уравнение Моно получило наибольшее признание среди альтер- нативных моделей, описывающих зависимость скорости роста от кон- центрации субстрата. Оно базируется на ряде упрощающих допуще- ний, которые приемлемы для многих, но не для всех систем. Концентрация субстрата не является единственным фактором, лимитирующим скорость роста микроорганизмов. По мере потребле- ния питательных веществ среда обогащается продуктами метаболиз- ма, которые также могут лимитировать рост культуры. Н. Д. Иеруса- лимский установил, что при высокой плотности популяции рост куль- туры затормаживают продукты метаболизма. Тогда max μ μ , p s p K S K S K P где P – концентрация продуктов обмена; K p – константа, численно равная концентрации продуктов метаболизма, при которой скорость роста вдвое меньше максимальной. Из уравнения следует, что если S >> K s , то скорость роста лими- тируется продуктами обмена. В условиях, когда K p >> P, скорость ро- ста ограничена концентрацией субстрата. На практике рост культуры микроорганизмов зависит еще от целого ряда других факторов: вели- чины рН, температуры, концентрации в среде ингибиторов и раство- ренного кислорода и т. д. Для хемостата баланс лимитирующего субстрата можно предста- вить следующим уравнением: 0 μ , τ dS x DS DS d y где D – скорость разбавления; S 0 и S – концентрации лимитирующего субстрата в поступающей среде и в ферментаторе соответственно; |