Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa

Presentazione sul tema: "Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa"— Transcript della presentazione:

1 Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa
CINETICA DI UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO FORMAZIONE DI PRODOTTO E PRODUZIONE DI BIOMASSA Cioè che determina la velocità di crescita della biomassa

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5 CRESCITA DELLA MASSA CELLULARE IN UNA COLTIVAZIONE DISCONTINUA
La crescita della massa cellulare in un ambiente delimitato come quantità di substrato organico e sali nutritivi ha un andamento nel tempo come riportato in figura:

6 Tale andamento, a partire dall’inoculo, indica una fase iniziale di latenza (lag) in cui non si hanno modificazioni nella coltura. Tale fase è tanto più lunga quanto meno i microorganismi sono selezionati per quell’ambiente e quel tipo di substrato (nella fase lag i microorga-nismi sintetizzano enzimi e cofattori adatti per il nuovo ambiente). Alla fine della fase lag la popolazione dei microorganismi si è ben adattata al nuovo ambiente. Le cellule possono quindi moltiplicarsi rapidamente. Nella fase di crescita rapida il numero delle cellule aumenta esponenzialmente nel tempo (fase di crescita esponenziale o logaritmica).

7 SIGNIFICATO DI mmax Quando la crescita delle cellule avviene in presenza di un substrato che si mantiene a concentrazione sempre molto elevata, risulta: Dove t=0 al termine della fase lag.

8 Considerando cellule che si riproducono per scissione binaria:
t=0 Prima generazione Seconda generazione tempo tg 2tg Il numero di cellule dopo n generazioni sarà:

9 Il tempo di generazione tg è dato dal rapporto tra il tempo t ed il numero di generazioni che hanno luogo in quel dato tempo: Da cui:

10 cioè Quando la biomassa si accresce secondo la Si parla di crescita esponenziale

11 Quando il substrato diventa esiguo, e pertanto limitante, la velocità specifica di crescita non è più massima, ma è funzione della concentrazione di substrato presente. Inoltre è presumibile che da questo stadio una frazione di cellule inizi a morire per cui l’incremento di cellule sarà dato dalla differenza fra velocità di crescita e di morte: Morte delle cellule: Dove Kd= velocità specifica di morte cellulare

12 Si raggiunge una fase stazionaria quando il termine di crescita eguaglia quello di morte:
m(S)=kd Kd>m La produzione diventa quindi negativa quando Ovviamente i processi batch vengono interrotti prima che questo si verifichi.

13 EFFETTO DI TOSSINE La crescita delle cellule può cessare anche a seguito dell’accumulo di una tossina (prodotta dalle cellule stesse) che abbassa la velocità di crescita: Dove CT è la concentrazione di tossina. Se la velocità di formazione della tossina è proporzionale all’accumulo di biomassa:

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18 =cost UTILIZZAZIONE DEL SUBSTRATO
Quando YX/S è costante, la velocità di consumo del substrato può essere derivata direttamente dalla velocità di crescita della biomassa: =cost FORMAZIONE DI PRODOTTO In questo caso la velocità di formazione del prodotto diventa:

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