Математическое моделирование биосинтеза продуктов метаболизма — страница 2

  • Просмотров 2244
  • Скачиваний 194
  • Размер файла 67
    Кб

математическое описание процесса [1,2,3,4]. Кроме нахождения оптимальных условий проведения процесса, математическая модель используется для автоматизации биосинтеза, что в современной биотехнологической промышленности не менее важно. Прежде чем приступить, к описанию моделей приведем принятые обозначения основных количественных характеристик процесса биосинтеза. Кинетические характеристики процесса биосинтеза. Обычно

состояние процесса определяется следующими основными параметрами: – концентрация биомассы микроорганизмов – Х, г/л; – концентрация питательной среды – субстрата (или его основного компонента) – S, г/л. –                   P, г/л. Кинетические характеристики процесса отражают скорость протекания биохимических превращений. Эти превращения, естественно, отражаются на всех указанных выше

параметрах процесса – биомассе, продукте и субстрате. Важным показателем процесса является скорость роста биомассы. Для описания скорости роста используется такая характеристика, как общая скорость роста – QX: (1). Больший интерес для характеристики интенсивности роста представляет не величина QX, а удельная скорость роста в пересчете на единицу биомассы (ведь рост биомассы пропорционален концентрации клеток). Она

обозначается буквой m: (2). Размерность величины m – [1/ч]. Рассмотрим теперь второй параметр процесса ферментации – концентрацию субстрата S. По аналогии с ростом биомассы, можно ввести кинетическую характеристику – скорость потребления субстрата QS: (3). Знак ‘–‘ обозначает, что скорость потребления положительна, когда концентрация субстрата в среде падает (т.е. скорость изменения концентрации отрицательна). Аналогично,

удельная скорость потребления субстрата, которую обозначим малой буквой qS, равна: (4). При биосинтезе метаболитов, наряду с ростом биомассы, происходит накопление в среде продукта метаболизма (его текущая концентрация – Р). Общая скорость биосинтеза продукта метаболизма QР в периодическом процессе равна: (5). Удельная скорость биосинтеза продукта единицей биомассы обозначается qР и равна: (6). Для математического описания

биосинтеза продуктов метаболизма различными исследователями было предложено много различных моделей. Все эти модели можно разделить на следующие группы: 1) Математические модели кинетики биосинтеза продуктов метаболизма как функция от удельной скорости роста; 2) Субстрат-зависимые модели кинетики биосинтеза продуктов метаболизма; 3) Модели, основанные на концепции возраста культуры микроорганизмов . Во время биосинтеза