雙底物分批培養(yǎng)的微生物自適應(yīng)生長動力學(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)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。分批培養(yǎng)是最為簡單的發(fā)酵過程，由于操作簡單，周期短，染菌機會少，生產(chǎn)過程和產(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)酵動力學(xué)是發(fā)酵工程學(xué)的一個重要組成部分，是定量研究菌體生長，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)酵過程中變量在活細胞作用下的變化規(guī)律，以及各種發(fā)酵條件對這些變量變化速度的影響。通過發(fā)酵動力學(xué)的研究，有助于我

2、們更加深入地認識和掌握發(fā)酵過程，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)生長動力學(xué)特性。全文共分三個章節(jié)。
　　 第一章簡要介紹了微生物發(fā)酵的基本背景以及發(fā)酵動力學(xué)的基本概念和常見模型，并簡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)菌體生長依賴于底物

3、與菌體濃度比值的事實，提出了自適應(yīng)生長的觀點。通過引入新的變量Y，并假設(shè)Y滿足logistic增長規(guī)律，建立了微生物自適應(yīng)生長動力學(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)過程。
　　 第三章中，我們討論了微生物自適應(yīng)生長的動力學(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行分批培養(yǎng)的優(yōu)化條件。