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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-8,西北师大生科院,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Grassland Management,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-8,西北师大生科院,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-8,西北师大生科院,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-8,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Grassland Management,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006-8,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,西北师范大学 生命科学学院,.12.15,张爱梅,微生物工程,1/50,教学情况及说课,2/50,一、,对教学工作了解及个人教学工作情况介绍,3/50,1.,个人教学工作情况介绍,姓名,：,张爱梅,学位,：,博士,职称,：,副教授,学院,：,生命科学学院,4/50,主讲专业课,：,微生物学，微生物工程，微生物及微生物工程试验,主讲综合教育类选修课,：,食品与生活，饮料加工,5/50,建立友好,师生关系,1.,认真踏实地备课,2.,热情饱满地上课,3.,客观合理地考评,Text 2,Text 3,教师,“,教,”,教师与学生,学生,“,学,”,2.,对教学工作了解,1.,端正学习态度，增强学习主动性,2.,正确学习方法提升学习效率,3.,利用丰富学习资源，拓展思维,6/50,二、对,所讲课程讲解,7/50,说教学重,难点,说教学内容,说教材,说学法,说教学,评价方法,说教学目标,说教法,说学生,8/50,微生物工程使用教材是由曹军卫主编，由“科学出版社”出版二十一世纪高等院校教材（第二版）。,1,说教材,9/50,微生物工程原理,微生物工程下游加工工程,微生物工程生产设备,微生物工程生产工艺和产品举例,2,说教学内容,10/50,一条根本,：,菌种,培养基,发酵过程控制,产品,两个基础：,生物学基础；工程学基础,三大模块：,微生物工程原理；微生物工程生产设备；生产工艺和产品举例,四大内容：,菌种,（起源、选育、保藏、代谢调整）；,培养基,（成份、配制、用途、灭菌）；,发酵,（工艺控制、参数检测、动力学）；,发酵相关设备,（培养基灭菌设备、发酵设备、空气 除菌设备、产品纯化设备）,11/50,教学,重点,：,微生物工程原理和微生物工程生产设备。,教学,难点,：,微生物工程生产设备。,3,说教学重难点,12/50,级生物技术专业学生,已修,微生物学,已修,高等数学,已修,物理化学,4,说学生,13/50,5,说教法,直观演示法,举例说明法,14/50,6,说教学目标,熟悉微生物工程,基本原理,及,惯用术语,了解发酵工业控制特征及共性,深入了解发酵工程,过程优化,与,生产放大,15/50,7,说学法,课前简明预习,课中分析归纳,课后总结记忆,16/50,8,说教学评价方法,对学生，平时考查与期末考试相结合。,对教师，听取意见和提议，完善教学。,17/50,教学演示,18/50,第八章 微生物反应动力学,19/50,P,（产物）,S,（底物）,X,（菌体）,动力学,F,（发酵）,20/50,第一节,工业化发酵类型,第二节,分批培养动力学,第三节,连续培养动力学,本章内容,21/50,一,.,工业化发酵类型,常见分类方式,按工艺流程分类,按动力学类型分类,二,.,分批培养动力学,微生物生长动力学,营养物质消耗动力学,产物合成动力学,本节课内容,22/50,23,（一）,常见分类方式,按发酵原料分为：,淀粉类物质发酵、废水发酵,等,按发酵形式分为：,固体发酵、液体深层发酵,等,按氧气需求分为：,需氧发酵、厌氧发酵,等,按发酵产物分为：,氨基酸发酵、抗生素发酵,等,一,.,工业化发酵类型,23/50,24,（二）按工艺流程分类,分批发酵：,一次投料，一次接种，一次收获。,连续发酵：,新鲜,培养基连续加入，含产品发酵液以,相同流速,排出。,流加发酵：,需要中途进行,补料,。,24/50,25,依,菌体生长,，,碳源利用,和,产物生成,改变，,Gaden,将微生物发酵过程分为三种类型：,（三）按动力学类型分类,第,I,类型（生长相关型）,第,II,类型（生长部分相关型）,第,III,类型（生长不相关型）,25/50,26,第,I,类型,：,生长相关型,产物直接起源于产能初级代谢，菌体生长与产物形成不分开。,菌体生长类型：终产物就是菌体本身。,比如：酵母，蘑菇菌丝,代谢产物类型：产物积累与菌体增加平行。,比如：酒精，葡萄糖酸发酵,菌体比生长速率,碳源利用比速率,产物形成比速率,时间,/h,26/50,第,II,类型,:,生长部分相关型,发酵第一时期，菌体快速增加；第二时期，产物高速形成。生长出现两个峰，碳源利用在两个时期都很高。,比如：柠檬酸发酵,时间,/h,菌体比生长速率,碳源利用比速率,产物形成比速率,27/50,28,第,III,类型,:,生长不相关型,产物是在基质消耗和菌体生长到达稳定时，菌体利用中间代谢反应来形成，即产物形成和初级代谢是分开。,比如：抗生素发酵。,时间,/h,菌体比生长速率,碳源利用比速率,产物形成比速率,28/50,29,二,.,分批培养动力学,分批培养,-,整个过程处于不稳定状态,（,细胞浓度、基质浓度、产物浓度,）,29/50,30,1.,微生物生长动力学,微生物在一个密闭系统中生长情况：,:,比生长速率（,s,-1,）,X,：细胞干重浓度,（,kg/m,3,）,t,：,时间（,s,）,d X/d t=X,30/50,31,时间,菌体浓度对数,延迟期,对数生长久,减速期,稳定时,衰亡期,延迟期：,对数生长久,:,倍增时间,：,t,d,减速期,:,稳定时：,;,衰亡期,:,31/50,32,微生物生长速度,：,f(,S,，,M,，,T,，,pH,，,DO,),在一定条件下,(,限制性基质,),：,f(,S,),32/50,33,Monod,研究了基质浓度与生长速度关系,Monod,方程,米氏方程,:,m,/,2,m,33/50,34,：比生长速率（,s,-1,),S,：限制性基质浓度,(mol/m,3,),Ks,：饱和常数,(mol/m,3,),max,:,最大比生长速率（,s,-1,),34/50,35,Monod,方程参数求解,将,Monod,方程取倒数可得：,(,双倒数法,),S,35/50,36,例：,在一定条件下培养大肠杆菌，得以下数据：,求在该培养条件下，大肠杆菌,max,，,Ks,和,t,d,?,解：,将数据整理,S(mg/l),6,33,64,153,221,(h,-1,),0.06,0.24,0.43,0.66,0.70,S/,100,137.5,192.5,231.8,311.3,S,6,33,64,153,221,36/50,37,max,1.11(h,-1,);,Ks,97.6 mg/L,t,d,ln2/,max,0.64 h,37/50,38,基质包含细胞生长与代谢所需各种营养成份，其消耗分为三个方面：,合成新细胞；,细胞维持生命；,合成代谢产物。,2.,基质消耗动力学,38/50,39,Y,X/S,：,生长得率系数,Y,P/S,：,产物得率系数,m,：维持系数,39/50,40,m,：,维持系数,单位质量干菌体在单位时间内因维持代谢消耗基质量，是微生物一个特征值,(mol/g,h),。,40/50,41,3.,产物合成动力学,产物包含三大类：,菌体,酶制剂,代谢产物,41/50,42,以产物生产率作为菌体生长率和菌体量函数（,Luedeking,和,Piret,模型）,K,1,：,与菌体生长关联细胞生产能力,K,2,：,非生长关联比生长速率,42/50,43,按,k,1,，,k,2,常数分,k,1,0,，,k,2,=0,，,生长相关型,k,1,0,，,k,2,0,，,生长部分相关型,k,1,=0,，,k,2,0,，,生长不相关型,43/50,44,分批培养过程反应速度描述,小结：,发酵类型,44/50,谢 谢！,45/50,培养基原料,培养基配料罐,主发 酵罐,去菌体分离及后处理,pH,调整液,种子罐,空气过滤器,无菌空气,无菌空气,空气压缩机,锅炉,蒸 汽,琼脂斜面,摇瓶,连消装置,培养基,配料,种子培养,微生物反应,接种,菌种提纯,分批培养示意图,46/50,F,S,X,P,F,S,0,X,0,流入速度,=,流出速度,=F,连续培养示意图,47/50,48,倍增时间,细胞浓度增加一倍所需时间。,lnX,t,-lnX,0,（,t,t,0,),d X/d t=X,积分,48/50,49,生长得率系数,：,Y,X/S,=-dX/dS,或,X/,S,Y,X/S,：,生长得率系数,（以消耗基质为基准细胞得率系数）,X,：,干细胞生长量,S,：,基质消耗量,49/50,产物得率系数,：,Y,P/S,=-dP/dS,或,P/,S,Y,P/S,：,产物得率系数,（相当于基质消耗实际产物得率）,P,：,产物生成量,50/50,
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