确切一些。与之相应,次级代谢产物就可定义为“在那些对于细胞生长不重要的反应中形成 的产物”。根据这一定义,胞外蛋白(由插入的基因编码)也是代谢产物,但由于重组蛋白对于 细胞功能不是必需的,因此不能称之为初级代谢产物,应当将这类产物归类为次级代谢产物 表2-1-4列出了一些重要的初级和次级代谢产物,其中大部分次级代谢物为抗生素。 表2-1-4一些工业上重要的初级和次级代谢产物一览 初级代谢产物次级代谢产物 乳酸 青霉素 乙醇 头孢菌素 CO 四环素 乙酸 链霉素 柠檬酸 短菌肽 谷氨酸 氯霉素 赖氨酸 卡那霉素 葡萄糖酸 灰黄霉素 核黄素 赤霉素
10 确切一些。与之相应，次级代谢产物就可定义为“在那些对于细胞生长不重要的反应中形成 的产物”。根据这一定义，胞外蛋白(由插入的基因编码)也是代谢产物，但由于重组蛋白对于 细胞功能不是必需的，因此不能称之为初级代谢产物，应当将这类产物归类为次级代谢产物。 表 2-1-4 列出了一些重要的初级和次级代谢产物，其中大部分次级代谢物为抗生素。 表 2-1-4 一些工业上重要的初级和次级代谢产物一览 初级代谢产物 次级代谢产物 乳酸 青霉素 乙醇 头孢菌素 CO2 四环素 乙酸 链霉素 柠檬酸 短菌肽 谷氨酸 氯霉素 赖氨酸 卡那霉素 葡萄糖酸 灰黄霉素 核黄素 赤霉素
第二节发酵过程数量化方法 数量化方法的基础 如果把细胞看作是一个黑箱,忽略细胞内部的各种生化反应,仅考虑微生物和外界的营 养和物质交换,可以得到深层发酵过程的宏观模式图,如图2-2-1所示。一般情况下,微生 物生活在液相中,营养物S包括好氧过程中的氧)和产物P、CO2及反应热(H=容积反应热 J/)均通过各相及其界面传递。在发酵过程中,传质限制性步骤可能包括4个方面:(1)气 液界面上的液膜;(2)液相主体;(3)液一固界面上的液膜;(4)细胞壁和膜或固相细胞物质。 图2-2-1以液相中可观察的拟均相参数来表示的发酵过程原理 X:生物量;S1:底物:O:氧;P、产物;C:二氧化碳:H:容积产热 发酵过程的数量化处理包括:(1)发酵过程的速度;(2)化学计量学和热力学;(3)生产率 转化率和产率。只有当变量可测量时,才有可能对发酵过程进行数量化处理。因此在实践中, 要求方便、可靠和迅速地测量这些变量,特别是对发酵过程影响较大的关键变量进行准确测 定。一般实验条件下能够检测的发酵过程参数如表2-2-1所示 表2-2-1发酵过程常规的参数及其测量 符号参数量方法 生物量 细胞干重,浊度,细胞数 底物 酶法分析,化学法,色谱法 P 产物 酶法分析、HPLC或特殊方法 氧 Po-专用电极分析 氧化碳Pco2-专用电极分析 H 发酵热 温度、热平衡 对这样一个带有6个变量的系统进行数量化处理,可基于带有化学计量系数v的方程进 V S,+O2+VXo>V,X+v,P+vCO2+VH (2-2-1) 这一方程常用于好氧、并产生CO2的分批发酵过程。当然在有些情况下例外,如藻类生 长时,利用CO2而产生O2a原则上讲,所有发酵工艺在较宽范围内都是自催化反应。这种催 化由方程2-2-1表达 对发酵过程进行数量化处理涉及很多数学符号,为便于理解,以下对本章即将出现的各 种符号的数学含义进行解释
11 第二节 发酵过程数量化方法 一、数量化方法的基础 如果把细胞看作是一个黑箱，忽略细胞内部的各种生化反应，仅考虑微生物和外界的营 养和物质交换，可以得到深层发酵过程的宏观模式图，如图 2-2-1 所示。一般情况下，微生 物生活在液相中，营养物 Si(包括好氧过程中的氧)和产物 Pj、CO2 及反应热(Hv=容积反应热， J/L)均通过各相及其界面传递。在发酵过程中，传质限制性步骤可能包括 4 个方面∶(1)气－ 液界面上的液膜；(2)液相主体；(3)液－固界面上的液膜；(4)细胞壁和膜或固相细胞物质。 图 2-2-1 以液相中可观察的拟均相参数来表示的发酵过程原理 X∶生物量；Si∶底物；O∶氧；Pj、产物；C∶二氧化碳；Hv∶容积产热 发酵过程的数量化处理包括：(1)发酵过程的速度；(2)化学计量学和热力学；(3)生产率、 转化率和产率。只有当变量可测量时，才有可能对发酵过程进行数量化处理。因此在实践中， 要求方便、可靠和迅速地测量这些变量，特别是对发酵过程影响较大的关键变量进行准确测 定。一般实验条件下能够检测的发酵过程参数如表 2-2-1 所示。 表 2-2-1 发酵过程常规的参数及其测量 符号 参数 测量方法 X 生物量 细胞干重，浊度，细胞数 S 底物 酶法分析，化学法，色谱法 P 产物 酶法分析、HPLC 或特殊方法 X 氧 PO－专用电极分析 C 二氧化碳 ＰCO２－专用电极分析 Hv 发酵热 温度、热平衡 对这样一个带有 6 个变量的系统进行数量化处理，可基于带有化学计量系数i 的方程进 行： sSi + oO2 +X0 → xX + pPj + cCO2 + vHv (2-2-1) 这一方程常用于好氧、并产生 CO２的分批发酵过程。当然在有些情况下例外，如藻类生 长时，利用 CO2 而产生 O2。原则上讲，所有发酵工艺在较宽范围内都是自催化反应。这种催 化由方程 2-2-1 表达。 对发酵过程进行数量化处理涉及很多数学符号，为便于理解，以下对本章即将出现的各 种符号的数学含义进行解释