雙底物分批培養(yǎng)的微生物自適應(yīng)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、微生物發(fā)酵是指利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過(guò)特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。分批培養(yǎng)是最為簡(jiǎn)單的發(fā)酵過(guò)程，由于操作簡(jiǎn)單，周期短，染菌機(jī)會(huì)少，生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量容易掌握，是目前廣泛采用的一種發(fā)酵方式。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)是發(fā)酵工程學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是定量研究菌體生長(zhǎng)，產(chǎn)物合成和底物消耗之間關(guān)系的一門學(xué)科。它研究各種發(fā)酵過(guò)程中變量在活細(xì)胞作用下的變化規(guī)律，以及各種發(fā)酵條件對(duì)這些變量變化速度的影響。通過(guò)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的研究，有助于我

2、們更加深入地認(rèn)識(shí)和掌握發(fā)酵過(guò)程，為工業(yè)發(fā)酵的模擬、優(yōu)化和控制打下良好的理論基礎(chǔ)。
　　 本文研究了微生物菌體在兩種底物分批培養(yǎng)作用下的自適應(yīng)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)特性。全文共分三個(gè)章節(jié)。
　　 第一章簡(jiǎn)要介紹了微生物發(fā)酵的基本背景以及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的基本概念和常見(jiàn)模型，并簡(jiǎn)要介紹了本文的研究工作。
　　 第二章中，我們首先建立了兩種底物分批培養(yǎng)的基本動(dòng)力學(xué)方程(2.1)，(2.2)和(2.3)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)菌體生長(zhǎng)依賴于底物

3、與菌體濃度比值的事實(shí)，提出了自適應(yīng)生長(zhǎng)的觀點(diǎn)。通過(guò)引入新的變量Y，并假設(shè)Y滿足logistic增長(zhǎng)規(guī)律，建立了微生物自適應(yīng)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程(2.8)，(2.9)和(2.10)，并求得了模型方程的精確解。數(shù)值模擬的結(jié)果表明，模型能夠完整刻畫不同初始條件下的微生物菌體分批培養(yǎng)過(guò)程。
　　 第三章中，我們討論了微生物自適應(yīng)生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)特性以及模型方程的適用性條件，并給出了兩種底物完全利用的配比條件以及選擇兩種底物進(jìn)行分批培養(yǎng)的優(yōu)化條件。