杀菌剂存在下细菌生长的反应动力学模型的探讨

细菌的内部结构是非常复杂的,在相应细菌体内的反应也是错综复杂的.所以人们在研究生化反应时,往往是首先建立一个模型,然后再根据实验来验证.目前已知的模型有很多,但细菌在杀菌剂存在下的生长动力学模型还未见报道,本文对此进行了初步的研究和探讨. 1 杀菌反应动力学模型 因为细菌体内包含成千上万种酶,杀菌剂与各种酶的作用机理都各不相同,所以很可能是杀菌剂与细菌的作用包括了各种抑制模型.因此,文中是以米氏方程为依据,并在做了下面几点假定的基础上,推导出杀菌剂作用下的细菌生长动力学模型. 1.1 假定 A.细菌的生长为均衡式生长,因此描述细菌生长的惟一变量是细菌的浓度;B.细菌的生长只受培养基中一种基质及杀菌剂的限制;C.细菌的生长与灭亡同细菌体内酶的变化步骤一致,酶的失活即代表细菌的死亡;D.不考虑各种酶之间的差别,统一看作一种酶;E.可用酶的浓度代替细菌的浓度. 1.2 定义 (1)Nx:细菌质量的平均值(g/个);(2)cx:细菌质量浓度(g/mL);(3)cX:细菌的浓度cX=cx/Nx(个/mL); 1.3 动力学模型 E+SK+1K-1ESK+2E+P; (1.1) PK+3K-3E+Q; (1.2) EK+4D; (1.3) E+IK+5D. (1.4) 其中:E为细菌体内的酶;S为培养基中的限制性基质;ES为酶与基质反应的中间产物;P为酶与基质反应后生成的能够合成细菌体内各种成分的物质;Q为最终的代谢产物,即废物;I为杀菌剂;D为失活酶.由上述各反应式,可得:     

莲子蛋白酶解的扩散-反应动力学

为了探索莲子蛋白质的酶水解动力学特性,于温度为55℃和pH为5.0的条件下,用木瓜蛋白酶酶解莲子蛋白研究酶解莲子蛋白的拟态条件下的米氏常数Km,构建考虑底物抑制和无抑制等影响因素下的扩散-反应动力学模型.研究结果表明:酶和底物在反应体系中的扩散影响酶解反应;当底物初始质量浓度高于13.63 g/L时,反应底物对酶解产生抑制作用;建立的数学模型能够合理地描述和解释莲子蛋白降解的动力学过程,为确定酶解反应的各种参数提供依据.     

微量量热法对嗜热菌、嗜冷菌热动力学性质的研究

应用极端条件下细菌生长的热动力学模型,用微量量热法研究嗜热菌,嗜冷菌的热动力学性质,分别测量了嗜热菌,嗜冷菌在不同温度下的生长热谱曲线,求出了细菌生长的动力学参数与活化态的活化参数,并通过计算机多元回归分析,得到了细菌生长的最佳生长温度及生长温度范围,试用非线性理论解释了细菌生长过程中熵增加的原因。     

酶解法制备乌鸡蛋白肽的动力学研究

以乌鸡蛋白为底物,研究了木瓜蛋白酶在酶解乌鸡蛋白制备乌鸡蛋白肽时的一级热失活、拟态条件下的米氏常数,建立了考虑底物反竞争性抑制和产物竞争性抑制等影响因素下的反应动力学模型,并根据实验结果求得在70℃下的酶催化水解反应动力学常数Kd为0.011 3min-1,Km为5.70×10-3mol/L,Kcat为1.589 8min-1,并得到了相应的水解度动力学模型和反应速度动力学模型.     

常用的化学消毒杀菌剂

1由强氧化剂氧化细菌体内的活性基因而杀菌消毒 1．1液氯（Cl2） 氯气和水反应生成具有强氧化性的次氯酸，次氯酸能穿过细胞膜，使酶的活性减弱或丧失从而杀死细菌。如能杀死水里的病菌，所以自来水常用氯气来杀菌消毒。     

温度对透明质酸分批发酵的影响及动力学模型

文章研究了30℃~40℃范围内透明质酸(HA)分批发酵过程,发现最适的细胞生长温度是34℃,而40℃时HA的产量最高为0.810g.L-1。以现有的底物抑制和产物抑制动力学模型为基础,建立HA发酵过程中菌体生长,HA合成,乳酸合成及葡萄糖消耗的动力学模型,并计算出不同温度下相关的动力学参数,在此基础上,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系,结果表明H inshelwood模型能够很好地反应在HA分批发酵过程中细胞浓度的变化同温度以及底物浓度之间的一般关系式。     

酶法制备生物柴油的酯交换反应动力学

采用气相色谱法,以叔丁醇作为反应介质,大豆油作原料,在不同温度下测定固定化脂肪酶Novozyme 435催化的甲醇醇解反应动力学.利用乒乓(BiBi)机制和King-Altman图形法来建立反应的反应机理和动力学模型,并通过软件拟合,计算出了该反应的表观速率常数、最大反应速率以及相关热力学参数.结果表明该反应过程分两步进行,第一步反应是甘油三酸酯与脂肪酶形成酰基化酶复合物,其活化能大于第二步反应,即酰基化酶与甲醇的反应.且随着温度的升高反应速率随之增大,但增大的幅度逐渐减小,其主要原因是该反应过程的活化能较小,所以在较高温度时,提高温度对反应速率的影响不是很大.     

桶装水空桶和桶盖的杀菌消毒和清洗技术研究

在国内首次研究了二氧化氯对桶装水空桶和桶盖中微生物的杀灭效果.研究结果表明,高纯二氧化氯是最有效的杀菌剂,二氧化氯投加质量浓度为0.5 mg/L即可获得满意的杀菌效果;高纯二氧化氯对桶装水水桶和桶盖中的细菌均具有很好的杀菌效果,且20 mg/L的ClO2溶液冲洗1~3 min左右空桶和桶盖获得很高的杀菌率,所以二氧化氯是一种有效的适用于桶装水水桶和桶盖的清洗剂和杀菌剂.     

戊二醛杀菌性能研究

对戊二醛作为一种水处理杀菌剂在不同浓度ＰＨ值，各种阳离子存在下对大肠杆菌和混合异氧菌作用时的杀菌性能进行了详细研究，并考查了戊二醛的腐蚀性和配伍性。同时，对戊二醛的杀菌机理作了更深一步的探讨和研究。实验结果表明，戊二醛是一种广谱、高效、低腐蚀、配伍性好的杀菌剂，机理研究认为吉的肽聚糖反应是杀菌的主要原因。     

~(131)I-标记大黄素在动物体内的药物动力学和组织分布

本文采用同位素示踪法研究尾静脉注射131I-标记大黄素在大鼠体内的药物动力学和小鼠体内的组织分布.在NBS催化剂作用下,将131I-NaI与大黄素反应得到产物2-131I-大黄素,放射性化学产率为96%,放射性化学纯度95%,且标记物在大鼠血浆中24h内稳定.131I-标记大黄素在大鼠体内的药物动力学过程符合一室模型,半衰期(t1/2)为0.25h,清除率(CL)为0.007L/(h·kg).小鼠的组织分布特征为肺部和肾脏最高,脑组织最低,其它组织水平基本相似.研究结果表明静脉注射131I-标记大黄素后在体内分布和清除速度较快,主要经过肾脏排泄,且不易透过血脑屏障.     

考虑免疫反应损害的细胞-细胞病毒动力学模型的确定和随机稳定性分析

利用Lyapunov函数方法研究了在免疫反应损害情况下的细胞细胞病毒动力学模型的确定稳定性和随机稳定性.当基本再生数R0≤1,病毒在体内清除;而R0>1时,病毒在体内持续生存.并且模型的正平衡点在随机扰动下也是稳定的.     

酶促制备丝裂霉素类似物反应动力学模型研究

基于固定化T. laibacchii脂肪酶催化2-甲基-1,4-苯醌与正丁胺的Michael加成反应建立了酶促制备丝裂霉素类似物2-甲基-3-正丁胺酰-1-氢-4-醌的反应动力学模型.该反应在柠檬酸缓冲溶液(pH值为7.0)中进行,最终产率可达98%.该文提出了修正的有序双双和随机双双机理,采用King-Altman方法得到相关微分方程组以表示即时反应速率.通过联合解微分方程和最优化方法确定动力学模型参数,使用ode45程序解微分方程组,并运用Fmincon软件计算动力学常数.研究结果表明:模型拟合值与实验值的平均相对偏差为11.25%,且偏差服从关于y=0的轴对称分布.当固定化酶粒径为0.5 mm、搅拌转速为200 rpm时可以忽略内外扩散限制.该文建立的动力学模型为固定化酶固有动力学模型.     

酵母菌生长与产人参皂苷β-葡萄糖苷酶的动力学模型

为理清酵母菌转化人参皂苷的生物过程特性和实现酵母菌连续转化人参皂苷,研究了酵母菌生长和产人参皂苷β-葡萄糖苷酶之间的关系,并建立了酵母菌生长与产酶动力学模型.结果表明,酵母菌培养6～24 h左右处于对数生长期,24～70 h为稳定期;且酵母菌从培养第14 h后开始产酶,至第70 h产酶活最高,值为4.59 U/mI.酵母菌生长与产酶之间的关系表现为中期合成型,即酶的合成在细胞生长一段时间以后才开始,而在细胞生长进入稳定期后,酶的合成也随之停止;酵母菌生长与产酶动力学模型能够较好地反映酵母菌转化人参皂苷的生物过程.     

高压脉冲电场水中杀菌

采用板-板式电极结构,短脉冲高压电源供电,形成高压脉冲电场(pulsed electric field,PEF),对水体中大肠杆菌进行灭活处理.探讨了PEF作用下大肠杆菌失活动力学方程.研究表明:8 kV/cm PEF作用下大肠杆菌灭活效果随脉冲时间增加而提高.PEF灭活动力学方程为lgS(t)=-0.417 45 ln(1+0.003 99t),形式与Alvarez模型一致.     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10～30 min 的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数：硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104 J·mol?1和3.07×10?5 m·s?1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105 J·mol?1和1.12×10?9 m2·s?1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10～30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.     

一类饱和反应动力学的空时结构

建立了一个典型的一级饱和反应动力学模型，给出了其定态及关于定态的线性稳定性分析。应用分岐理论求出了该模型的空时结构。结果表明它具有空时耗散结构，这对了解酶作用下一级饱和反应的动力学参量的变化有意义。     

土壤细菌胞外聚合产物对溶液中U(VI)的去除动力学研究

通过分离和扩培土壤细菌,提取其胞外聚合产物,进行在不同温度下对土壤细菌胞外聚合产物和土壤细菌产量的影响研究,同时进行反应时间对土壤细菌胞外聚合产物去除溶液中U(VI)的影响研究。采用准一级动力学方程和准二级动力学方程对其进行动力学进行分析,研究结果显示在303 K下培养土壤细菌并进行土壤细菌胞外聚合产物的提取较为合适。298 K、308 K和318 K的温度下,土壤细菌胞外聚合产物去除U(VI)在120 min左右达到反应平衡,平衡去除量分别为4. 97 mg/g,8. 75 mg/g,6. 96 mg/g。准二级动力学方程比准一级动力学方程能更好的描述反应进程,说明了土壤细菌胞外聚合产物去除U(VI)是一个以化学机制为主的反应。     

黄曲霉毒素氧化酶的酶动力学研究

黄曲霉毒素氧化酶(AFO)是来自Armillariella tabescens的具有降解黄曲霉毒素作用的蛋白质酶.本实验室成功克隆和以原核系统表达了黄曲霉毒素氧化酶,前期的工作中用传统测量表观酶促反应速度的方法对AFO进行了酶动力学的研究,采用了在酶反应的结束点进行分析,因此不能够连续监测酶的反应过程,且实验过程较为繁琐,影响因素较多,对动力学常数的测量存在不够准确的可能.本实验使用等温滴定微量热技术对该酶的酶促动力学进行研究,该方法通过酶与底物的滴定实验直接监测酶反应过程中的热量变化而对酶动力学进行分析,滴定产生一个完整的Michaelis-Menten曲线,通过拟合分析测得黄曲霉毒素氧化酶对AFB1催化的米氏常数KmAFB1=3.34×10-7 mol/L;酶催化ST反应的米氏常数KmST=1.06×10-7 mol/L.对AFB1和ST酶转换系数别为KcatAFB1=2.7 min-1和KcatST=1.7 min-1.结合函分别为△HAFB1=-1.686×107 J/mol,△HST=-9.092×106 J/mol.与传统方法相比,ITC方法在酶动力学研究上具有简便、快速和准确的优点并具有普适性.     

白腐菌漂白废水脱色动力学研究

使用Volterra模型描述白腐菌在漂白废水培养基中菌体生长动力学,建立漂白废水脱色部分偶联型动力学方程,初步探讨了生物降解体系中降解菌与发色物质的反应历程,并且利用动力学方法分析了间歇反应时生物降解在漂白废水脱色过程中的作用.