Потребности микроорганизмов в питательных и других веществах. Элемент или

состав микроорганизмов, % сухого вещества
В табл. 1.1 приведен средний химический

воды – отношением парциального давления пара раствора к давлению водяного

При известном составе раствора активность воды можно определить с помощью уравнения

где n — число ионов, образованных растворенным веществом; m — молярная концентрация растворенного вещества; Y — молярный осмотический коэффи­циент.


Для разбавленных сред активность практически совпадает с концентрацией воды.
Для чистой воды а =1,00, а для совершенно сухого вещества aw=0.
Микроорганизмы способны развиваться на питательных средах, в которых aw от 0,63 до 0,99, причем для бактерий этот диапазон значительно уже (от 0,93 до 0,99), чем для дрожжей и микроскопических грибов.
Это обусловливает возможность роста ряда культур на плотных питательных средах с относительно низким aw (так называемые поверхностные культуры).

среды питательных веществ с образованием биомассы, жидких и газообразных продуктов

В этом уравнении формулы органического субстрата и биомассы записаны условно, в пересчете на один атом углерода.
Индексы m, l, р, n, q характеризуют элементные составы субстрата и биомассы,
параметры а, b, с, ус — стехиометрические коэффициенты.

Количество атомов кислорода и водорода на 1 атом углерода в биомассе дрожжей и бактерий относительно постоянно
(0,47—0,55 для кислорода и 1,73—1,82 для водорода).

углерода ( ) определяемой как количество электронов, которые могут перейти

Реакцию окисления субстрата кислородом в общем случае можно записать в таком виде:

откуда

Выражение (1.3) позволяет определить степень восстановленности любого органического субстрата.
Значения γS для некоторых субстратов приведены в табл. 1.2.
В ней же представлен максимально достижимый (теоретический) выход биомассы по углероду и по массе.

1.3)

для различных субстратов
Величины ycmax и Ysmax рассчитаны с учетом того,

1.4)

1.5)

где σs и σb— массовая доля углерода в субстрате и биомассе.

Смысл формул (1.4) и (1.5) состоит в том, что в биомассе не может быть энергии больше, чем в использованном субстрате, и они выражают закон сохранения энергии для данного случая.

выход» и характеризует долю энергии субстрата, перешедшую в биомассу.
Значение

Величина энергетического выхода связана с выходом биомассы по кислороду Y0 соотношением

1.6)

Из (1.6) видно, что при η =0 Y0 = 0, а при приближении η к 1 - Y0→.

Чтобы вся энергия субстрата перешла в биомассу, нужно, чтобы она не тратилась на окислительные процессы (кислород не должен потребляться).
Такой режим недостижим, на практике энергетический выход составляет не более 0,6—0,7.

субстратах.
Чтобы оценить эффективность использования субстрата, нужно сравнить фактическую величину

на глюкозе Ys=0,5 близок к максимальному значению — 0,8 (η=0,625);

на метане Ysmax=3,0 (η = 0,167).