生化工程課程串講第一頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二章培養(yǎng)基滅菌第一節(jié)

分批滅菌ln(N/N0)=-Kt

第二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

ln(N/N0)

=-K

tln(C/C0)

=-Kdt雜菌營養(yǎng)物質△T，△K，

△Kd也就是K對T的變化率是怎么樣的？第三頁，共八十三頁，2022年，8月28日滅菌動力學的重要結論

細菌孢子熱死滅反應的△E很高，而大部分營養(yǎng)物質熱破壞反應的△E很低，因而將T提高到一定程度會加速細菌孢子的死滅速率，從而縮短在升高溫度下的滅菌時間（ln(N/N0)

=-K

t）；由于營養(yǎng)成分熱破壞的△E很低，上述的溫度提高只能稍微增大其熱破壞溫度，但由于滅菌時間的顯著縮短，結果是營養(yǎng)成分的破壞量在允許的范圍內。第四頁，共八十三頁，2022年，8月28日2、分批滅菌的設計要求絕對的無菌在工業(yè)上很難做到，因為：N=0，則e-kt=0,1/ekt=0,

ekt=∞,t=∞

因此，絕對的無菌很難做到。第五頁，共八十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)

分批滅菌二分批滅菌的設計分批滅菌過程：升溫、保溫和降溫，滅菌主要是在保溫過程中實現的，在升溫的后期和冷卻的初期，培養(yǎng)基的溫度很高，因而對滅菌也有一定貢獻。第六頁，共八十三頁，2022年，8月28日T滅菌溫度tot1t2t3timeN1N2N升溫保溫降溫N0Ln(N0/N1)Ln(N2/

N)Ln(N1/

N2)LnN0/N=36.8是總的判據，是由升溫、保溫、降溫三段實現的ln（N0/N）=ln（×

×）

lnN0/N

=ln

+ln+ln第七頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)

連續(xù)滅菌一、連續(xù)滅菌方法與間歇滅菌相比，連續(xù)滅菌的優(yōu)點：1升溫和降溫速度快2滅菌溫度高，保溫時間短3蒸汽用量平穩(wěn)缺點：1設備復雜，投資大。第八頁，共八十三頁，2022年，8月28日返混現象：

反應器中停留時間不同的物料之間的混合稱為返混。按照返混的程度，在化學工程中建立了兩種理想的連續(xù)流動反應器模型。連續(xù)攪拌罐（CSTR）和活塞流反應器（PFR）反應器返混為∞

返混為零

第九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)

連續(xù)滅菌

（1）PFR模型（活塞流模型）plugflowreactor恒溫熱滅菌狀況：1同一截面上活孢子濃度（N）相等，熱死滅速率相等。2沿流動的方向，活孢子濃度（N）下降，熱死滅速率也相應下降。第十頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)

連續(xù)滅菌

（4）擴散模型返混：是不同反應時間的物料之間的混合。PFR：返混程度最小CSTR：返混程度最大高/徑↑，返混程度↓高/徑↓，返混程度↑實際操作的大部分反應器都介于這兩種理想的反應器之間。第十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三章空氣除菌1、空氣除菌的目的及重要性

在好氧深層培養(yǎng)中，微生物細胞的繁殖代謝需要溶解氧，因為有氧氧化對生物體來說是能量放出最多的途徑。在該過程中脫去了很多H，H經電子傳遞鏈，最后被O2吸收，所以要提供氧?，F在深層培養(yǎng)都是純種培養(yǎng)，培養(yǎng)基接種之前都經過滅菌，通入的氧氣也應是無菌的。第十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)

空氣過濾設計空氣過濾器使用的過濾介質，按其孔徑大小可分為二類：1)

絕對過濾介質：絕對過濾介質的孔隙小于細菌和孢子，當空氣通過時微生物被阻留在介質的一側。2)

深層過濾介質：深層過濾介質的截面孔隙大于微生物，為了達到所需的除菌效果，介質必須有一定的厚度，因此稱為深層過濾介質。第十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日一、深層過濾原理第十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日1、慣性沖撞機制（η1

）（大顆粒）氣流中運動的顆粒，質量，速度，具有慣性，當微粒隨氣流以一定的速度向著纖維垂直運動時，空氣受阻改變方向，繞過纖維前進，微粒由于慣性的作用，不能及時改變方向，便沖向纖維表面，并滯留在纖維表面。η1式中：微粒密度μ：空氣粘度 V：微粒流速dp：微粒直徑df：纖維直徑C：修正系數第十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日2、阻截（截留）機制（η2）

（小顆粒）阻截機制對阻截小顆粒比較有效。細菌的質量小，緊隨空氣流的流線前進，當空氣流線中所攜帶的顆粒和纖維接觸時被捕集。截留微粒的捕集效率幾乎完全取決于微粒的直徑，和氣流速度關系不大。

η2=

NR=

NRe

=

dfuρ/μ

第十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日3、布朗擴散機制平均自由程M：氣體分子量；ρ：氣體密度。

Vη3第十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日二、深層過濾計算

要解決的問題是：處理空氣量為Q時，含菌個數No的空氣要達到N=10-3，需要的介質層厚度L=？Q0，N0

Q，N第十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

那么與L的關系怎樣？有學者作了實驗：測定與L之間的關系。

lnLSlope=Kln=-KL對數穿透定律：

L：濾床厚度、K：與纖維捕集效率有關的系數第十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)

其它空氣滅菌方法1熱滅菌法2射線殺菌3靜電除菌第二十頁，共八十三頁，2022年，8月28日第四章通氣與攪拌三、影響微生物需氧量的因素1.碳源種類碳源種類不同，利用速度不同。

C6H12O6+6O2＝6H2O+6CO22.碳源濃度與碳源濃度是否成為限制性有關第二十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.培養(yǎng)條件(pH、T)

pH、T影響生長速率和產物生成速率。4.(有害)代謝產物抑制細胞呼吸作用。5.培養(yǎng)時期的影響不同時期微生物生命活動能力不同。注意：溶解氧濃度對細胞生長和產物生成的影響可能不同。第二十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日二、氣體溶解過程的雙膜理論1.氣液兩相間存在穩(wěn)定的相界面，界面兩側各有一層有效膜，溶質(氧)以分子擴散的傳質方式由氣相主體進入液相主體。2.在相界面處，氣液兩相達到平衡。3.在氣、液兩相主體中，溶質(氧)濃度均勻。過程：氧由氣相→→→氣液界面→→→液相氣膜液膜第二十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日ppip-piCi-CL氣膜液膜氣液界面CiCL第二十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日氧分壓pi和氧濃度Ci難測定，改用總傳質系數KG或KL和總推動力。則，在穩(wěn)定傳遞狀態(tài)時，p*：與液相氧濃度CL平衡的氧分壓；C*：氣相中氧分壓P達平衡時的氧濃度；KG：以氧分壓差為推動力總傳質系數；KL：以氧濃度差為推動力總傳質系數；第二十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日其中，kG或kL與KG或KL的關系，可根據亨利定律來求得，即：第二十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日三、氧傳質方程式采用體積溶氧系數或體積傳質系數：KLa(或KGa)，據此氧傳質(溶氧速率)方程可表示為：第二十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日§4-3影響氧供給的因素根據氣液傳質速率方程式：可知：凡影響推動力(C*－CL)或(p－p*)、比表面積a和傳質系數KL的因素，都會影響氧傳遞速率。第二十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日一、影響推動力的因素1.溫度氧是氣體，它在水中的溶解度隨溫度升高而降低。在常壓、4-33℃內，純水中氧的濃度CW*為：第二十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日2.電解質鹽析作用可降低氧的溶解。在電解質溶液中，有如下關系式：：氧在水的溶解度；mol/M3：氧在電解質溶液中的溶解度;mol/M3：電解質溶液的濃度；kmol/M3K：Sechenov常數；第三十頁，共八十三頁，2022年，8月28日3.非電解質在非電解質溶氧中，氧的溶解度隨溶質濃度增加而降低，其規(guī)律類似于電解質溶液：：氧在非電解質溶液中的溶解度；：非電解質中溶質的濃度或有機物濃度；第三十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日4.氧分壓(1)增加罐壓提高罐壓可提高氧分壓。(2)提高空氣中氧的含量(富氧通氣)a.深冷分離b.吸附分離c.膜分離(3)提高H/D第三十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日二、影響KLa的因素KLa是a與KL合并作為一個參數，實際中影響該參數的因素有：(一)操作條件1.攪拌A.攪拌的作用：(1)打碎，防合并，增大氣液接觸面積；(2)產生渦流，螺旋，延長停留時間；(3)產生湍流，減厚度，降阻力；(4)均勻混合，利吸收和積累；第三十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日B.攪拌器(1)型式：旋槳式，軸向推動；渦輪式，徑向推動，形成上下兩個翻動；后者常被采用。多組時，上常為平槳式，下常為渦輪式；(2)轉速n和直徑d：影響溶氧水平和混合程度。P∝H攪Q攪∝n3d5，攪拌循環(huán)量Q攪∝nd3，H攪∝n2d2；增加n對提高溶氧有利，增加d對均勻混合有利。第三十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日(3)間距(相對位置)：太大，產生攪拌死角；太小，相互干擾；因流體力學性質不同而有所差別，牛頓型:d=(3-4)D，非牛頓型:d<2D；(4)位置(距罐底的距離)：h太大，最底部液體難提升，造成局部缺氧。太小，造成功率損失。一般為：(0.8-1)d。(5)組數：確定與H/D有關，綜合考慮溶氧和功率消耗等因素。第三十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日2.通氣的影響對特定發(fā)酵罐，α、β是定值。隨增加,增加；增加，增加。影響α、β的因素可以影響KLa值，與罐的形狀、結構有關，隨罐徑增加而降低。通氣表觀線速度第三十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日(二)液體性質的影響(1)液體密度ρ：(2)粘度μ：(3)表面張力σ：(4)擴散系數DL：綜上所述，影響可歸納為：第三十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日(三)其它因素的影響(1)表面活性劑：定向排列；(2)離子強度：KLa比水大(見圖1)；(3)細胞濃度：非牛頓型增加(見圖2)；溶質濃度(g/L)X圖1圖2第三十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日§4-4溶氧系數的測定（Kla）化學方法：亞硫酸鹽氧化法極譜法電極法取樣排氣一、亞硫酸鹽氧化法二、極譜法三、復膜電極法四、氧平衡法它們的作用原理：第三十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第5章生物反應器的比擬放大一般說來，菌種的接入方式、菌齡、接種量、培養(yǎng)基組成、加料方式、pH值、操作溫度、罐壓、溶氧速率、攪拌混合強度等因素，都不同程度地影響細胞的反應過程。第四十頁，共八十三頁，2022年，8月28日5.1幾何尺寸放大

在反應罐的放大中，放大倍數實際上就是罐的體積增加倍數。放大倍數m=V放大/V模型一般要保持幾何相似的原則，那么H1/D1=H2/D2=A(常數)

V2/V1=(D2/D1)3=mD2/D1=m1/3(H2/H1)3=mH2/H1=m1/3第四十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日5.2空氣流量放大

生物反應中空氣流量一般有兩種表示方法：

1．以單位培養(yǎng)液體積在單位時間內通入的空氣量VVM（標準狀態(tài)）來表示（m3/m3·

h）2．以操作狀態(tài)下的空氣直線速度Vs表示，m/min兩種空氣流量表示方式可以換算。第四十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日整理出:

(VVM)=(VVM)∝Vs1PLD227465.6VL(273+t)m3/m3·

min標準狀態(tài)下面討論三種空氣流量的放大方法:(1)以單位培養(yǎng)液體積中空氣流量相同的原則放大：(vvm)1=(vvm)2

Vs∝(vvm)VL/PD2∝(vvm)D/PVs1PLD2VLVs2Vs1=D2

D1P1P2,Vs2可求第四十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日(2)以空氣直線流速相同的原則放大:

VS1=VS2

(VVM)2(VVM)1=P2P1D2D1()2VL1VL2=P2P1D1D2(VVM)2可求。因為V2/V1=(D2/D1)3第四十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日（3）以KLa

值相同的原則放大

Kd=(2.36+3.30Ni)·(Pg/V)0.56Vs0.7N0.710-9式中有Pg、N等未定參數?？煽紤]用其它經驗式，如Kla∝（）（HL）2/3

最后推導出：QVL（VVM）2（VVM）1=（）

2/3

D1D2P2P1第四十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日5.3

攪拌功率及攪拌轉數的放大攪拌功率以及攪拌轉數放大的方法很多，用于發(fā)酵罐的三種放大方法如下：（1）以單位體積培養(yǎng)液所消耗的功率相同原則放大(Po/V)1=(Po/V)2Rem=104-106,Np不變功率準數：Np=Po/(ρN3D5)∴Po∝N3D5V∝D3因此Po/V∝N3D2，(

N3D2)1

=(

N3D2)2

∴確定轉數N2=N1(D1/D2)2/3

（P0）2/（P0）1=(N2/N1)3(D2/D1)5

下標1是模型罐，下標2是放大罐。第四十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日（2）以單位培養(yǎng)液體積所消耗的通氣功率相同原則放大

此時(Pg/V)1=(Pg/V)2∵Po=NpρN3D5Np:功率準數Rem>104

時Np趨于常量

Po∝N3D5根據Michel計算Pg的公式Pg=C(Po2·ND3/Q0.56)0.45第四十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日Pg∝[(N3D5)2ND3/(D2Vs)0.56]0.45

∝N3.15·D5.346/Vs0.252Pg/V=N3.15·D2.346/Vs0.252∴N2/N1=(D1/D2)0.745[Vs2/Vs1]0.08Pg2/Pg1=(N2/N1)3·(D2/D1)5=(D2/D1)2.756[Vs2/Vs1]0.24下標1為模型罐，下標2為放大罐第四十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日（3）以體積傳質系數KLa相等的原則放大

由于氣液接觸過程中，傳質系數的關聯(lián)式較多，以福田秀雄的關聯(lián)式為放大基準

Kd=(2.36+3.30Ni)·(Pg/V)0.56*Vs0.7*N0.7*10-9KLa∝(Pg/V)0.

56Vs0.7N0.7因Pg/V

∝N3.15·D2.346/Vs0.252KLa∝N2.45Vs0.56D1.32按(KLa)2=(KLa)1原則N2=

N1[Vs]1/(Vs)2]0.23(D1/D2)0.533(pg)2=(pg)1[Vs]2/(Vs)1]0.067(D2/D1)3.667第四十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第六章連續(xù)培養(yǎng)的基本原理

微生物的生長一般分五個階段各段微生物所呈現狀態(tài)的原因

遲緩期（適應期）對數生長期減速期靜止期（平衡期）衰退期（死亡期）第五十頁，共八十三頁，2022年，8月28日在微生物培養(yǎng)過程中，菌體濃度的生長速率是菌體濃度、基質濃度和抑制劑濃度的函數，即

dx/dt=f(X.S.I)以上兩式表明菌體濃度的增長速率與培養(yǎng)液中菌體濃度成正比。

第五十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日比生長速率的意義：比生長速率就是菌體生長速率與培養(yǎng)基中菌體濃度之比，它與微生物的生命活動有聯(lián)系。

在對數生長期，μ是一個常數，這時第五十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

（2）無抑制的細胞生長動力學

——Monod方程

理解并討論公式細胞的比生長速率與限制性基質濃度的關系可用下式表示：第五十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日3、營養(yǎng)物質對生長的影響

所有營養(yǎng)物質均存在一上限濃度，超過此限，反而會引起生長速率的下降。這種效應稱為基質抑制作用（高滲透壓作用）。另外，某些代謝產物也能抑制生長。其反應方程式為：

Kp為經驗常數；P為代謝產物濃度

第五十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)連續(xù)培養(yǎng)動力學及連續(xù)培養(yǎng)的應用2、單級恒化器生產率與分批發(fā)酵生產率的比較連續(xù)培養(yǎng)的生產率為：

P=DX得第五十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日連續(xù)培養(yǎng)的最大生產率對（）求一階導數并使其為零，計算出：第五十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日Pc與Pb的比較（分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)）第五十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日限制性基質為碳源時，部分消耗的碳源作為能量供生命活動，X偏低；N，S為限制性基質，D較小時會積累多糖，脂肪等，X偏高；Mg,P,K為限制性基質時，同上，但細胞內這些物質下降，YX/S增大，細胞濃度偏高；復合培養(yǎng)基時，情況復雜，隨著μ變化，限制性基質會改變，X下降。連續(xù)培養(yǎng)結果與正常情況發(fā)生偏差第五十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

第七章固定化細胞和酶

7.1

固定化方法及固定化后酶和細胞的性質

一、固定化的原則和方法由于酶催化作用依靠它的高級結構及活性中心。固定化時，活性中心的必需基團避免參加反應；避免高溫、強堿、有機溶劑以及高濃度鹽的處理，保護靠氫鍵、離子鍵、疏水鍵等弱鍵維系的酶蛋白質的高級結構。盡可能在溫和條件下進行固定化反應。第五十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日固定化方法：載體結合法：將酶（細胞）固定在不溶性載體上?？抗矁r結合、離子結合、和物理吸附。常用的載體：纖維素、葡聚糖、瓊脂糖等多糖衍生物顆?；蚨嗫撞ＡУ?。載體結合法交聯(lián)法包埋法8.1

固定化方法及固定化后酶和細胞的的性質第六十頁，共八十三頁，2022年，8月28日交聯(lián)法：使酶與具有兩個以上官能團的試劑（戊二醛）進行反應，應用化學鍵把酶固定。

包埋法：將酶包在凝膠微小格子內，或是將酶包裹在半透性聚合物膜內的固定化方法。常用的凝膠為聚丙烯酰胺、海藻酸鈣、膠原、卡拉膠等。包埋法簡單，可適用于大多數酶。第六十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日2、穩(wěn)定性酶或細胞被固定化后，由于載體的存在，酶分子的結構或細胞被約束，對外部惡劣環(huán)境的敏感性下降，使其穩(wěn)定性增加（對熱、對各種化學試劑等）。而且有時穩(wěn)定性增加的幅度比較大。第六十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日3、催化活性（底物專一性，反應的pH值，T，動力學常數）a.

底物專一性：當底物為大分子時，酶或細胞對底物專一性下降；當底物為小分子時，酶或細胞對底物專一性變化不大。b．最適pH：依固定化載體與酶分子、細胞上所分布電荷的相互作用不同而異。有的變化，有的不變化，有的向pH小的方向移動，有的向pH大的方向移動。第六十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日3、催化活性（底物專一性，反應的pH值，T，動力學常數）c.反應的最適溫度固定化酶、細胞的最適溫度往往升高，升高的幅度不同，2~15oC不等。d.動力學常數酶：米氏常數km反映了酶和底物的親和力。固定化酶的表現Km(app)與游離酶的Km相比有些不變，有的變化很大。第六十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日固定化酶和細胞技術的顯著特點：1．連續(xù)反應；2．獲得的產物純度高；3．固定化酶或細胞可重復使用，減少了浪費；4．易實現自控。第六十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日底物從反應液移向載體表面（外擴散）底物從載體表面移向酶活性中心（內擴散）酶反應產物由反應位點移向載體表面（內擴散）產物移到反應液中（外擴散）總的反應速度取決于最慢的步驟3、擴散阻力第六十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日5、內擴散限制的分析以及對酶反應動力學的影響

內擴散限制對酶促反應動力學的影響，比外擴散更為突出，因為外擴散限制可以通過攪拌來基本消除，而內擴散限制無法消除。在固定化酶、固定化細胞的內部，不存在流體流動，其傳質完全依賴于分子被動擴散作用。定義η為有效系數：η==V有V無有微孔內擴散效應下的反應速度無微孔內擴散效應的反應速度第六十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日5、內擴散限制的分析以及對酶反應動力學的影響固定化酶、細胞的反應速度：

V=ηVm·Sa/(Km+Sa)Sa：載體表面底物濃度η是與內擴散系數Φ有關的因子Φ=R√Vm/Km·Deη∝1/ΦR為固定化顆粒半徑第六十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日表示反應器性能的重要操作參數：①空間時間②轉化率x③生產率Pr④選擇率Ssp第六十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第七十頁，共八十三頁，2022年，8月28日（3）PFR和CSTR反應器的生產時間比較為了方便比較，把操作方程改寫為：……CSTR

……PFR

第七十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日PFR和CSTR的生產時間比較結論：PFR的停留時間小于CSTR的停留時間第七十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日反應器體積一定，達到相同轉化率時，ECSTR/EPFR與轉化率的比較在給定的反應體系下，反應器中的裝酶量為定值，達一定x下反應器所需酶量愈少，反應器的反應容量能力也就愈大。可見PFR的生產能力比CSTR的大。

第七十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日3、固定化酶、固定化細胞反應器的操作穩(wěn)定性

在使用期間，固定化酶、細胞的活性會下降，主要原因是：酶變性，細胞自消化；可能由于pH、T、毒物作用，該過程比較緩慢，而且底物往往有保護作用。吸附抑制物；染菌；酶、細胞流失；載體崩解；

第七十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日第八章

微生物生化反應的質量和能量衡算微生物反應過程的特點1.微生物反應是生物化學反應，通常是在常溫、常壓下進行。

2.反應中參與反應的培養(yǎng)基成分多，反應途徑復雜，因而在微生物生長的同時往往還伴隨著生成代謝產物反應。

3.微生物反應還受到眾多外界環(huán)境因素的影響。

第七十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日質量和能量衡算在工程上的意義通過衡算，可以了解反應物和生成物之間定量關系，反應過程需要消耗和釋放多少能量。通過衡算式由已知量可以求出未知量。所以它是研究反應過程的一個有效手段，對解決工程問題特別有用。

第七十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日一、微生物反應過程中主要基質

碳源的衡算

大部分的發(fā)酵過程中都是以糖作為碳源。在微生物中碳源主要消耗于：1、滿足于微生物菌體生長的需要，可用(ΔS)G表示。2、維持微生物生存的消耗（如菌體的運動和營養(yǎng)物質的攝取和代謝產物排泄等主動運輸的耗能，可用(ΔS)m3、生成代謝產物的消耗，可用(ΔS)P則有-ΔS=(-ΔS)G+(-ΔS)m+(-ΔS)P得率系數是對碳源等物質生成細胞或其他產物的潛力進行定量評價的重要參數。

第七十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日在相同微生物不同培養(yǎng)條件和限制性基質情況下，微生物細胞的元素組成有些差別，但差別不大，可以看作相對穩(wěn)定。根據培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質（S），菌體（X），產物（P）和二氧化碳中含碳元素的數量可以寫出微生物反應過程碳元素的衡算式：

(-dS/dt)α1=(dX/dt)α2+(dCO2/dt)α3+(dP/dt)α4να1=μα2+QCO2α3+QPα4

Ν：營養(yǎng)物質的消耗比速，ν=(1/X)(-dS/dt)(mol/g.h)Μ：微生物菌體生長比速，μ=(1/X)(dX/dt)(h-1)QCO2：二氧化碳生成比速，QCO2=(1/X)(dCO2/dt)(mol/g.h)QP

：代謝產物生成比速，QP=(1/X)(dP/dt)(mol/g.h)α1：每摩爾基質中碳的含量(g/mol),葡萄糖α1=72α2：每克干菌體中碳的含量(g/g),一般α1=0.5α3：每摩爾二氧化碳碳的含量（g/mol),α3=12α4：每摩爾產物內碳的含量（g/mol），對乙醇α4=24，對醋酸α4=24，對乳酸α4=36等。

第七十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日二、氧和ATP衡算若為單一碳源培養(yǎng)基，微生物生長菌體并生成產物的條件下，按碳源和產物完全氧化所需的氧，可建立下列氧的衡算式：A(-ΔS)=BΔX+ΔO2+CΔP

A：碳源S完全氧化需氧量，如葡糖:A=6(mol/mol)B：菌體X完全氧化需氧量，一般可B=0.042(mol/g)C：代謝產物P