固態(tài)發(fā)酵是制取生物乙醇的關(guān)鍵步驟之一。為提高乙醇固態(tài)發(fā)酵過程的監(jiān)測(cè)效率和產(chǎn)品得率,研究提出基于分子光譜融合技術(shù)的乙醇固態(tài)發(fā)酵過程監(jiān)測(cè)方法研究的新思路。具體研究內(nèi)容如下:（1）基于分子光譜融合技術(shù)的酵母菌生長狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究。首先,利用光譜儀獲取酵母菌培養(yǎng)過程樣本的拉曼光譜和近紅外光譜,并利用Savitzky-Golay（SG）濾波結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量（standard normal variate,SNV）對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理;然后,利用變量組合集群分析法（variable combination population analysis,VCPA）對(duì)預(yù)處理后的兩種分子光譜分別進(jìn)行特征波長優(yōu)化,并在特征層進(jìn)行特征融合;最后,建立基于分子光譜融合特征的酵母菌生長過程支持向量機(jī)（support vector machine,SVM）定量監(jiān)測(cè)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與基于單分子光譜特征的最佳VCPA-SVM模型相比,基于光譜融合特征建立的最佳VCPA-SVM模型可獲得更好的預(yù)測(cè)性能。該最佳模型的預(yù)測(cè)均方根誤差（root mean square error of prediction,RMSEP）、決定系數(shù)（... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

酵母菌培養(yǎng)過程的生長曲線

2.2.4.2 近紅外光譜采集 研究采用 Antaris II 型傅里葉變換近紅外光譜儀（美國 Thermo Nicolet 公司），選取透射模式采集酵母菌培養(yǎng)物樣本的近紅外光譜。光譜儀的參數(shù)設(shè)置如下：掃描范圍為 10000-4000cm-1，掃描次數(shù)為 32 次，光譜分辨率為 8cm-1。采集到的光譜共有 1557 個(gè)波數(shù)點(diǎn)。光譜采集時(shí)，將室內(nèi)溫度保持在 27°C 左右，相對(duì)濕度為60%[55]；取 2.5mL 酵母菌培養(yǎng)物過濾后置于光程為 10mm 的石英比色皿中進(jìn)行近紅外光譜的采集，每個(gè)樣本重復(fù) 3 次光譜采集，并將其平均值作為該樣本的原始近紅外光譜。圖 2.3 所示為所有酵母菌培養(yǎng)物樣本的原始近紅外光譜。

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文21中可以看出，整個(gè)木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵過程可大致劃分為以下三個(gè)階段：(1)0-8h為木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵的遲滯期。在此階段，因加入糖化酶導(dǎo)致葡萄糖的大量生成，而新加入的酵母菌在逐漸適應(yīng)發(fā)酵環(huán)境；因此，乙醇含量并沒有較大的變化。(2)8-48h為木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵的對(duì)數(shù)期；在此階段，隨著酵母菌的大量繁殖，葡萄糖被大量消耗，而乙醇含量則快速升高；這主要是因?yàn)樵撾A段酵母菌熟悉了發(fā)酵環(huán)境，大量消耗糖類物質(zhì)并快速轉(zhuǎn)換成乙醇。(3)48-72h為木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵的穩(wěn)定期；在此階段，隨著糖類物質(zhì)的消耗殆盡，乙醇濃度不再發(fā)生較大變化，整個(gè)發(fā)酵過程趨于穩(wěn)定直至結(jié)束。圖2.6乙醇固態(tài)發(fā)酵過程中葡萄糖和乙醇含量的變化曲線Figure2.6ChangecurvesofglucoseandethanolconcentrationsduringethanolSSF2.3.4分子光譜采集2.3.4.1拉曼光譜采集研究利用ProSP-Micro2000K顯微拉曼測(cè)量系統(tǒng)（杭州譜鐳光電技術(shù)有限公司）測(cè)量木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵物樣本的拉曼光譜。該測(cè)量系統(tǒng)激光源的激發(fā)波長為785.953nm，配有256×1024像素電荷耦合器件（CCD）檢測(cè)器，激光功率為350mW。光譜采集前，將測(cè)量系統(tǒng)的積分時(shí)間設(shè)置為3s，光譜掃描范圍設(shè)置為150-2000cm-1。光譜采集時(shí)，首先取粉碎后的木薯乙醇固態(tài)發(fā)酵物樣本1g置于1

【參考文獻(xiàn)】：
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