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微生物發(fā)酵動力學分類

微生物發(fā)酵動力學是通過定量描述生物過程的速率及影響速率的因素，來研究生物反應規(guī)律的學問。它主要討論微生物發(fā)酵過程中菌體生長、基質消耗、產物生成的動態(tài)平衡及其內在規(guī)律。發(fā)酵動力學研究能夠為發(fā)酵生產工藝的調節(jié)控制提供依據，也是發(fā)酵過程的合理設計和優(yōu)化的基礎，更為發(fā)酵過程的比擬放大和分批發(fā)酵向連續(xù)發(fā)酵的過渡提供了理論支持。

發(fā)酵過程中產物合成與細胞生長之間的動力學關系取決于產物在細胞活動中的地位，般根據細胞生長與產物形成的關系歸納為三類：生長偶聯(lián)型、非生長偶聯(lián)型、混合型。

1.生長偶聯(lián)型

在生長偶聯(lián)型關系中，產物形成的速率和細胞生長的速率有密切聯(lián)系。這類產物常常是基質分解代謝的產物或細胞初代謝的中間產物。例如，葡萄糖厭氧發(fā)酵生產乙醇，葡萄糖好氧發(fā)酵生產氨基酸等。生長偶聯(lián)型的代謝產物的生成速率和細胞生長速率之間的關系如公式（315）所示。dcpdt=dcxdtYp/x（315）公式（315）兩邊同時除以cx得dcp/dtcx=dcx/dtcxYp/x整理得Qp=uYp/x（310）也就是說，公式（310）在生長偶聯(lián)型產物形成中是成立的。

2.非生長偶聯(lián)型

在非生長偶聯(lián)型關系中，產物生成的速率和細胞生長的速率沒有直接關系。這種代謝類型的特點是細胞處于生長階段時沒有或很少有目的產物生成，而當細胞生長停止以后卻開始了目的產物的積累。例如，大多數(shù)抗生素的發(fā)酵都是非生長偶聯(lián)型。非生長偶聯(lián)型的產物形成速率只和菌體量有關，而和菌比生長速率沒有直接關系。產物形成和菌體量的關系如公式（316）所示。dcpdt=Bcx或β=dcp/dtcx（316）式中：β為非生長偶聯(lián)的比生產速率，單位為h-1。

3.混合型

在混合型關系中，產物生成的速率和細胞生長的速率部分相關。

例如乳酸、檸檬酸等的發(fā)酵屬于這種類型?；旌闲偷漠a物形成和菌體生長的關系如公式（317）所示。dcpdt=adcxdt+Bcx（317）公式（317）兩邊同時除以cx得dcp/dtcx=adcx/dtcx+β整理得Qp=Qu+β（318）式中：a為生長偶聯(lián)型的產物生成系數(shù)，單位為h-1；β為非生長偶聯(lián)型的產物生成系數(shù)，單位為h-1。