3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОБНОГО БИОСИНТЕЗА

3.1. Анализ кривой роста микроорганизмов.

Кривая, описывающая зависимость логарифма числа живых клеток от времени, называется кривой роста. Типичная кривая роста имеет S- образную форму и позволяет различить несколько фаз роста, сменяющих друг друга в определенной последовательности: начальную (или лаг-фазу), экспоненциальную (или логарифмическую) фазу, стационарную фазу и фазу отмирания.

Для построения кривой роста микроорганизмов по данным проделанного эксперимента необходимо на оси ординат откладывать значения log (X), а по оси абсцисс – время t. Затем по кривой роста определить основные фазы роста микроорганизмов.

3.2. Удельная скорость роста микроорганизмов

Удельная скорость роста это функция описывающая рост популяции микроорганизмов.

На основе установленной зависимости удельной скорости роста от концентрации субстрата в питательной среде, обратившись к проблеме непрерывного культивирования, Моно обосновал принцип хемостата, послуживший теоретической основой различных приемов и способов культивирования широкого круга микроорганизмов.

Уравнение Моно:

где x – концентрация клеток в культиваторе, г/л;

μ – удельная скорость роста, функция, описывающая размножение популяции;

S – концентрация субстрата;

Ks - константа Моно по субстрату S, численно равная концентрации субстрата, при которой удельная скорость роста равна половине максимальной;

μmax – максимальная удельная скорость роста.

39

где: Xn, X0 – концентрация клеток в культиваторе соответственно в момент времени tn и t0, г/л;

µ – удельная скорость роста, функция, описывающая размножение популяции, ч-1.

3.3.Время удвоения биомассы

Время удвоения биомассы t находится по формуле (7):

Если подставить условия (7) в уравнение (6), получим:

t . (8)

µ µ

3.4. Экономический коэффициент

Важность экономического коэффициента состоит в том, что он указывает на потребность микроорганизма в пище.

Экономический коэффициент Y (или выход биомассы) определяют из уравнения (9):

где: ∆X – увеличение биомассы, соответствующее потреблению субстрата ∆S.

40

Особенностью культивирования микроорганизмов с постоянной подпиткой субстратом является постоянное изменение количества S. Поэтому для расчёта экономического коэффициента используется формула

(10):

где:

(xк-x0) – количество биомассы, выращенное в ферментёре за время культивирования, г;

x0 – количество биомассы, внесённое в ферментёр при посеве, г

xк – количество биомассы полученное в результате культивирования,

г;

(sх-s0-sк) – количество субстрата затраченного на получение xк

где:

V0, Vк - объём культуры в ферментёре соответственно в начальный (t0) и конечный момент времени (tк);

Х0, Хк, S0, Sк – концентрация биомассы и субстрата соответственно в начальный (t0) и конечный (tк) момент времени, г/л.

Уравнение (12) используется для определения потребностей в субстрате при различной удельной скорости роста.

41