Показатели роста микроорганизмов на различных источниках углерода и энергии

Показатель	Субстрат
	Глюкоза	Гексадекан	Метан	Метанол	Этанол	H2 и CO2
Экономический коэффициент, г АСБ/г субстрата	0,50	1,10	0,70	0,40	0,60	2,21(по H2) 0,55( по CO2)
Экономический коэффициент по углероду	0,62	0,64	0,46	0,53	0,57	1,00
Потребность в аммиаке, г/г АСБ	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11	0,11
Потребность в кислороде, г/г АСБ	0,56	1,72	4,30	2,29	2,04	2,35
Тепловыделение, кДж/г АСБ	8,40	24,80	62,10	33,10	29,40	32,1
Энергетический выход ростового процесса	0,73	0,45	0,26	0,39	0,41	0,41
Дыхательный коэффициент при росте микроорганизмов	0,70	0,43	0,36	0,51	0,48	–
Дыхательный коэффициент при отсутствии роста	1,00	0,65	0,50	0,66	0,66	–

Примечание: Результаты расчетов зависят от используемого значения экономического коэффициента. В представленных заданиях использованы значения Y, близкие к экспериментальным. Доля углерода субстрата, включаемого в состав углерода биомассы, составляет у гетеротрофов обычно составляет 43-64%.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ БАЛАНС БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ОБРАЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬСНОСТИ

Помимо изучения стехиометрии процесса роста на средах с различными субстратами целесообразно рассмотреть методику расчетов для тех случаев, когда помимо биомассы образуются и другие вещества, получение которых является целью многих биотехнологий.

Рассмотрим алгоритм составления элементного баланса и методику расчета стехиометрических показателей на примере биосинтеза некоторого целевого продукта из субстрата, аммиака и кислорода с образованием соответствующего продукта, клеток биомассы, двуокиси углерода и воды.

,

м.м.S м.м. = 17 м.м. = 32 м.м.Х = 24,28 м.м. Р м.м. = 44 м.м. = 18

где м.м. – молекулярные массы компонентов;

S и P – субстрат и продукт соответственно;

– брутто-формула молекулы биомассы Х;

Необходимо определить все стехиометрические коэффициенты, рассчитать: потребление , и тепловой эффект процесса в расчете на 1 г образованной биомассы.

1. Составляем баланс по углероду. Углерод входит в состав субстрата S, биомассы X и продукта Р, а также двуокиси углерода:

а) ,

где – экономический коэффициент по биомассе;

,

где - экономический коэффициент продукта;

б) Стехиометрический коэффициент при субстрате S равен 1, поэтому уравнение баланса по углероду можно записать в виде:

, откуда ,

где С_S и С_P – число углеродных атомов в молекуле субстрата S и в молекуле продукта Р соответственно.