۹۸۷/۰

 

۰۳۳/۰

 

۱۹۶/۰

 

۸۹/۱۵۰

 

۴۸/۴۴

 

۰/۱

 

 

 

۹۹۱/۰

 

۰۴۲/۰

 

۱۴۵/۰

 

۵۳/۱۳۵

 

۷۶/۴۴

 

۲/۱

 

 

 

۹۴۸/۰

 

۰۳۴/۰

 

۱۳۸/۰

 

۰۰/۱۰۱

 

۸۷/۴۱

 

۵/۱

 

 

 

همان طور که قبلا اشاره شد، ثابت k به افزایش یا کاهش جمعیت سلولی مربوط می گردد. مقدار منفی k نشان دهنده رشد افزایشی جمعیت سلول است، در حالیکه، مقدار مثبت k نمایانگر حالتی است که ترکیبات سمی اثر بازدارندگی روی رشد سلول اعمال کرده اند. در این آزمایش در همه فشارها مقدار مثبت برای k حاصل گردید که نشان می دهد رشد سلول پس از رسیدن به یک مقدار بیشینه روند کاهشی داشته که این مساله به اثرات بازدارندگی CO روی رشد سلول مربوط می شد. به طور کلی، در فرایندهای بیولوژیکی، واکنشگرها، محصولات یا آلودگی ها می توانند اثرات بازدارندگی روی رشد سلول و یا تولید محصول داشته باشند. در فرایند تخمیر گاز سنتز، CO می تواند شایع ترین عامل و منبع بازدارنده باشد. دی اکسید کربن (CO2) نیزمی تواند با تغییر pH محیط از طریق تشکیل اسید کربونیک یا مشتقات آن اثر بازدارندگی در محیط کشت ایجاد کند [۵۶]. هرچند، در این آزمایشها تغییر چشمگیری در pH محیط کشت حاصل نشد بنابراین CO2 نمی توانست عامل بازدارنده باشد. افزایش فشار جزئی H2 در فاز گاز یا تجمع آن در محیط کشت می تواند با تغییر جریان کربن در مسیر متابولیکی میکروارگانیزمها اثر بازدارندگی روی فرایند تخمیر اعمال کند [۷۲]. با این وجود، حلالیت H2 در محیط کشت مایع بسیار کمتر از CO است [۲۴]، بنابراین، در این آزمایشها CO به عنوان اولین عامل بازدارندگی فرض گردید.
دانلود پایان نامه - مقاله - پروژه
همان طور که در شکل ۴-۱۶ مشاهده می گردد، رشد سلولی پس از رسیدن به یک مقدار بیشینه کاهش یافت بدون اینکه سلولها وارد فاز سکون شوند. از این نتایج چنین استنباط گردید که جمعیت سلولی در بیوراکتورهای ناپیوسته به اندازه کافی نبوده تا همه CO ای را که به فاز مایع منتقل می شده مصرف کند. این مساله احتمالا منجر به افزایش غلظت CO در فاز مایع گردید که در نهایت اثر بازدارندگی روی رشد سلول ایجاد کرده و موجب مرگ سلولها شد. چنین اثرات بازدارندگی در فشارهای بالاتر گاز سنتز تشدید گردید. با وجود آنکه افزایش گرادیان غلظت موجب ازدیاد نرخ انتقال جرم می شود، اما چنانچه نرخ انتقال جرم بیشتر از نرخ مصرف CO توسط سلولها باشد اثر بازدارندگی روی رشد سلولها اعمال می کند.
بر اساس مطالعات بایلی و الیس[۳۱۵] [۱۲۲]، هنگامی که رشد سلول میکروبی با بیش از یک سوبسترا محدود می شود، برای توصیف رشد سلول ممکن است سه شکل مختلف از مدلهای رشد با چند سوبسترا در نظر گرفته شود:
تعاملی[۳۱۶] یا ضربی[۳۱۷]:
µ/µmax=[µ(S1)][µ(S2)]…[µ(Si)] (4-14)
افزایشی:
µ/µmax= [µ(S1) + µ(S2) + … + µ(Si)]/i (۴-۱۵)
غیر-تعاملی:
µ/µmax= µ(S1) or µ(S2) or … or µ(Si) (4-16)
در بررسی کینتیک رشد باکتری لانگالی فرض گردید که لانگالی می تواند روی هر کدام از سوبستراهای محدود کننده یعنی هیدروژن و منوکسید کربن، بر اساس معادلات (۴-۹) تا (۴-۱۲) رشد کند و رشد سلول در غیاب هیچ کدام از آنها به تعویق نمی افتد. برای اثبات چنین فرضیه ای، منحنی رشد سلول بر اساس مصرف هر دو سوبسترا (H2 و CO) ترسیم گردید (شکل ۴-۱۷). وجود رابطه ای خطی در این نمودار نشان داد که هر دو سوبسترا برای تولید و رشد سلول مصرف گردیده اند. وگا و همکارانش[۳۱۸] [۱۲۳]، در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری پپتوسترپتوکوکس پروداکتاز[۳۱۹]، برای تعیین اینکه کدامیک از سوبستراهای CO و CO2/H2 برای رشد سلول و تولید استات مناسبند، آزمایشهای ناپیوسته ساده ای را در حضور هر دو سوبسترا در فاز گاز انجام دادند. سپس منحنی رشد سلول و تولید استات را بر حسب CO و CO به همراه H2 ترسیم کردند. آنها دریافتند که رابطه ای خطی میان CO مصرف شده و رشد سلول وجود داشت، در حالیکه، هیچ رابطه ای بین رشد سلول و مصرف هر دو سوبسترا مشاهده نگردید. در مقابل، تولید استات با مصرف هر دو سوبسترا رابطه خطی داشت. بر اساس این نتایج، آنها چنین استنباط کردند که CO به تنهایی در رشد سلول نقش داشته، در حالیکه، هر دو سوبسترا در فرایند تولید استات مصرف شدند.
شکل ‏۴‑۱۷: رشد سلول به صورت تابعی از H2 و CO مصرف شده در فشار اولیه ۰/۱ اتمسفر
با توجه به مصرف همزمان هر دو سوبسترا برای رشد سلول در این آزمایشها، کینتیک رشد سلول از مدل افزایشی (۴-۱۵) پیروی کرده و معادلات (۴-۱۴) و (۴-۱۶) برای پیش بینی کینتیک رشد در خصوص این آزمایشها مناسب نبودند.
برای توصیف نرخ رشد ویژه سلول(µ) به عنوان تابعی از غلظت هر دو سوبسترا (CO, H2)، مدلهای کینتیکی مختلف برای رشد سلول بر روی سوبسترای تکی بر اساس معادله (۴-۱۵) با یکدیگر ترکیب شدند. مدلهای مورد استفاده که شامل مدلهای پیش بینی کننده اثر بازدارندگی سوبسترا نیز بودند در جدول ۴-۶ ارائه شده اند.
جدول ‏۴‑۶: مدلهای کینتیکی مختلف بر اساس سوبسترای تکی برای ارائه مدل رشد با سوبسترای دوتایی

 

 

معادله مدلها

 

مدلهای کینتیکی

 

 

 

 

 

مونود[۳۲۰]

 

 

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...