吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007分批发酵 动力学模型的构建

吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007是分离自杨树中的一种细菌,其对杨树病原真菌具有抑制作用,是一种具有生防应用潜力的有益菌株。为深入了解该菌株的发酵进程,放大发酵规模,并对发酵过程进行最优化控制,笔者对JK-SH007菌株液体分批发酵产生抑菌活性的动力学进行了研究。根据发酵实验数据,分别选用Logistic 方程、Luedeking-Piret 方程和Luedeking-Piret like方程建立了模拟菌体生长、抑制真菌活性产生和葡萄糖消耗的动力学模型。经拟合分析发现,动力学模型的计算值与实验值拟合良好,可直观反映JK-SH007菌株分批发酵过程中的动力学特征。     

Plectania YM421黑色素发酵动力学

文章对Plectania YM421黑色素产生的分批发酵过程和发酵动力学进行了研究;应用Logistic方程和Luedking-Piret方程,得到了描述Plectania YM421菌体生长、黑色素产生和底物消耗的动力学模型;模型反映了该菌株产生黑色素分批发酵过程的动力学特征,模型值与实验值数据拟合性较好,该动力学模型对指导Plectania YM421黑色素的发酵生产具有实际意义。     

黑曲霉C71分批发酵动力学模型的构建

以黑曲霉C71为出发菌株,分批发酵生产木聚糖酶,在发酵过程中每隔8h取样,测定菌体细胞浓度、总糖与还原糖含量和木聚糖酶活力,探讨了发酵过程中菌体生长、产物合成及基质消耗的特性.基于Logistic和Luedeking-Piret方程,建立了描述黑曲霉C71分批发酵过程的菌体生长动力学模型、产物合成动力学模型、基质消耗动力学模型.结果表明,模型计算值与实验数据拟合良好,基本反映了黑曲霉C71分批发酵过程的动力学特征.黑曲霉C71分批发酵过程中菌体生长与产物合成属于部分生长偶联型.     

蜡蚧霉的固体发酵动力学研究

研究蜡蚧霉Lecanicillium lecanii(Zimmermann.)V3.4505菌株固体发酵动力学,为规模化生产提供相关指标的动态监测和各批次之间质量控制的依据。采用稻谷壳、麦麸、玉米粉配制固体培养基,培养过程中每隔36h取样,测定菌体的产孢量,底物的总糖、总氮的变化,采用Logistic方程构建菌株发酵过程中菌体生长和底物消耗的动力学模型。发现菌株生长经历缓慢生长期、对数生长期、稳定生长期3个阶段。培养基中总糖和总氮的消耗与菌体生长曲线的3个阶段相对应,在菌体缓慢生长期,总糖和总氮的消耗也较少,进入对数生长期,菌体生长对底物的消耗量急剧加大,从7.5d后进入稳定期,底物消耗的速度也变缓;对实验数据进行处理,得到了菌株发酵过程的动力学数学模型和模型参数,总糖和总氮消耗模型的拟合度为0.834 2和0.744 6。     

生物破乳剂产生菌XH-1的发酵动力学

为了优化生物破乳剂生产的发酵过程,提高生物破乳剂的产量,对破乳剂产生菌Bacillus mojavensis XH-1的分批发酵过程进行了研究.根据破乳剂产生菌XH-1发酵过程的特点,在Logistic方程和Luedeking-Piret方程的基础上,建立了菌株XH-1发酵过程中菌体生长、基质消耗和蛋白类破乳剂形成的动力学方程.采用Origin 7.5软件对试验数据进行处理,得到了破乳菌XH-1的分批发酵动力学模型参数.结果表明:模型预测值和试验值吻合较好,所建立的方程能较好地预测其实际发酵过程,具有很好的适用性,对生物破乳剂的发酵生产具有一定的指导意义.     

嗜酸放线菌701深层发酵产纤溶酶动力学研究

以嗜酸放线菌701为菌株,在摇瓶培养条件下,研究嗜酸放线菌701产纤溶酶发酵过程中菌丝体生物量、纤溶酶生成量及残糖含量随时间的变化情况.采用Logistic和Luedekin_Piret方程,得到嗜酸放线菌701产纤溶酶的分批发酵动力学模型及模型参数,将实验数据与所得动力学模型进行验证比较,结果表明模型值与实验数据拟合性良好,模型基本可以反映嗜酸放线菌701分批发酵产纤溶酶的发酵动力学特征     

小白链霉菌H3分批发酵产ε-聚赖氨酸动力学的构建

为预测和控制小白链霉菌H3发酵产ε-聚赖氨酸的过程，对菌株H3分批发酵过程中的菌体量、ε-聚赖氨酸含量和还原糖含量进行动态检测，并对各参数进行发酵动力学模型进行构建。结果表明，分别使用Logistic方程、Luedeking-Piret方程和Luedeking-Piret-Like方程对发酵过程中菌体生长、ε-聚赖氨酸生成和还原糖消耗进行拟合，3个模型的显著性水平都为0.000 1,相关系数R²都在0.9以上，表明得到的拟合模型能预测和描述发酵过程中各参数的变化情况。     

一株优选酿酒酵母增殖培养条件优化及发酵动力学模型的构建

为实现酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的高密度发酵及在奶啤生产中的应用,对一株来源于新疆传统发酵驼乳中的酿酒酵母TR2生长所需的增殖因子与培养条件进行研究,并建立该菌株的发酵动力学模型。采用单因素实验对培养基中的碳源、氮源以及无机盐的种类与浓度进行筛选,通过响应面试验与正交试验的方法分别优化该菌的培养基成分和发酵条件,采用Matlab软件对该菌株菌体生长和葡萄糖消耗动力学模型分别进行非线性拟合。结果表明,优化培养基配方为葡萄糖53.4g/L、蛋白胨21.5g/L、酵母膏10g/L、磷酸二氢钾2.98g/L,在初始pH值为5.0、摇床转速150r/min、接种量体积分数5%、装液量60mL的条件下28℃发酵16h,细胞数量可达到6.64×10⁸CFU/mL,其菌体生长和葡萄糖消耗动力学模型的预测值与实验值能较好地拟合,拟合度分别为0.9973和0.9784,表明所建模型能较好反映该菌的分批发酵过程。     

红曲霉界面生长动力学模型的建立

采用界面培养系统,模拟红曲霉固态发酵过程。将红曲霉发酵过程分为快速期,减速期和衰退期,进而建立了界面上红曲霉生长的动力学模型。模型较好地吻合了界面上红曲霉生长的动力学曲线,反映了红曲霉固态发酵过程中微环境下的生长过程。     

粘红酵母RG发酵产油脂动力学模型的构建

对粘红酵母RG摇瓶发酵产油脂的发酵动力学进行了研究.利用Origin 7.5软件拟合求出菌体生长、油脂合成和基质消耗的动力学模型参数.结果表明:实验数据与动力学模型能较好地拟合,所构建模型能较好地反映粘红酵母RG发酵产油脂的过程.     

微生物发酵乙醇浓度在线检测模型及其应用

利用半导体气敏传感器,结合气液平衡关系原理,提出了一种微生物发酵乙醇浓度在线检测模型的建立方法。该方法利用LM(Levenberg-Marquardt)算法对模型进行参数辨识,建立了液体乙醇浓度和测量电压信号两个物理量之间直观的非线性对数模型,并采用虚拟仪器技术实现了该模型算法。将模型应用于谷胱甘肽发酵中乙醇浓度的检测,实验与分析表明了该模型的有效性,检测绝对误差小于0.1%,重复性好,能够很好地满足微生物发酵工程应用需求。     

基于DPS数据处理的鸟苷分批发酵动力学模型

以枯草芽孢杆菌TA208（Ade^-＋MSO^r＋8-AG^r）为供试菌株，对鸟苷分批发酵动力学模型进行研究。利用DPS数据处理软件模型参数求解的原理，建立合理的分批发酵动力学模型。经实验验证，模型的拟合结果和实验值能够较好吻合，说明该动力学模型能正确描述鸟苷的分批发酵过程。     

乳链菌肽发酵动力学研究

通过对乳链菌肽发酵过程动力学的研究,确定了乳链菌肽发酵过程的动力学数学模型,并通过实验数据验证了此模型的正确性。这将为今后进一步研究和预测乳链菌肽发酵过程奠定了一定的理论基础。     

应用MATLAB软件构建谷氨酸温度敏感突变株补料分批发酵动力学模型

根据已建立的谷氨酸发酵数学模型，应用MATLAB软件对模型进行最优参数估计和非线性曲线拟合，得到的结果相对误差较小，全局收敛性最小。通过与实际发酵过程比较，较好地反映了谷氨酸补料分批发酵过程。     

基于PSO-FNN逆的青霉素发酵软测量方法

青霉素发酵过程是一个严重非线性、时变、复杂的动态过程,发酵过程中一些关键参数(如菌体质量浓度ρX、基质质量浓度ρS和产物质量浓度(ρP)难以通过常规仪表在线测量,这些参数的获取非常耗时和困难。提出一种基于粒子群模糊神经网络逆(PSO-FNN逆)的软测量方法。首先给出青霉素发酵过程数学模型,然后根据逆系统理论证明其可逆性,在此基础上构建基于PSO-FNN逆的青霉素发酵软测量模型,最后通过仿真验证该方法性能。仿真结果表明:PSO-FNN逆的青霉素发酵软测量方法能够结合基于发酵机制和纯数据驱动2种软测量方法的优点,对不直接可测的关键参数实现在线软测量,较PSO-BPNN逆和PSO-BPNN软测量方法具有更高的预测精度和更强的预测能力。     

基于PSO-ANN逆的发酵过程软测量建模

针对发酵过程中一些关键生化参量难以通过常规仪表实时测量,而制约发酵生产过程优化控制的问题,提出一种基于粒子群神经网络逆(PSO-ANN逆)的发酵软测量建模方法.以青霉素发酵过程为背景,首先建立其虚拟子系统数学模型,并构建发酵过程逆模型;其次,提出PSO-ANN逆的软测量实现方法,以克服解析法逆运算的复杂性甚至难于实现的问题;最终构建PSO-ANN逆软测量模型,并进行试验及仿真.结果表明:该软测量建模方法能够将机理建模与数据驱动建模方法相结合,充分利用对象模型的先验知识和经验数据,有效解决了青霉素发酵过程中不可在线测量的关键参量实时测量难题,其训练和测试误差分别达到0.037 2和0.046 1,模型具有较高的预测精度和较强的预测能力.     

灵芝发酵清液流变特性研究

采用摇瓶对灵芝菌丝体进行液体悬浮培养,采用RFS－II型粘弹谱仪对其发酵清液进行流变测量,首次发现了菌龄老期的发酵清液具有粘弹性流变特征,测试结果表明,发酵清液的流变模型,随着发酵进程由牛顿型变为拟塑性型,在发酵终止时表现出粘弹性,对发酵清液采用超声波处理和超声波协同酶处理后再进行测试,发现其流变模型由拟塑性型变为牛顿型（表观粘度分别下降68％和81％）且导致了粘弹性的消失。     

基于改进粒子群算法的诺西肽发酵过程优化

在诺西肽补料分批发酵动力学模型的基础上建立了诺西肽发酵过程产量优化模型,根据发酵工艺选取了决策变量,并确定了变量的边界约束范围.针对标准粒子群算法在求解复杂优化问题时易于陷入局部最优的问题,利用混沌序列具有随机性和遍历性的特点,引入混沌迁移算子,提出了一种改进的粒子群算法.利用改进算法对所建立的诺西肽发酵优化模型进行求解,大大提高了最终产物的产量,证明了所提改进粒子群算法的有效性.     

环隙气升式反应器的开发III．高浓度山梨糖流加过程的动力学及控制策略

在全容积１６Ｌ的环隙气升式反应器内，进行了高浓度山梨糖流加发酵过程的研究。根据其发酵过程的特征，建立了流加过程的动力学模型。在此基础上，获得适合该过程的流加控制策略。实验结果表明，采用该控制策略，可使底物浓度的波动范围小于２ｇ／Ｌ。     

酵母发酵生产苹果酒的研究

进行了游离酵母分批发酵生产苹果酒的研究,选择了适宜的灭菌方法和优良的酵母菌株,并确定了较佳的发酵工艺条件。所得的苹果酒口感醇和,风味较好。初步进行了发酵过程中糖耗与产酒的研究,并提出了游离酵母发酵生产苹果酒的数学模型。