在現(xiàn)代生物技術的發(fā)展歷程中,發(fā)酵過程是實現(xiàn)生物技術產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。當代發(fā)酵工程技術融合了代謝工程、基因工程等,已在食品、化工與醫(yī)藥領域取得了巨大成就。建立準確有效的發(fā)酵過程模型是實現(xiàn)控制、優(yōu)化與過程監(jiān)測的關鍵前提。現(xiàn)階段通常采用動力學模型或智能化模型,此類模型均描述了發(fā)酵過程的近似宏觀特性,而微生物生長過程錯綜復雜,現(xiàn)有模型缺少對發(fā)酵代謝機理的分析與利用,無法利用宏觀操作變量調控微觀元素。本文根據(jù)代謝網(wǎng)絡信息提出了一種基于動態(tài)代謝通量分析(Dynamic Metabolic Flux Analysis,DMFA)的發(fā)酵過程建模與優(yōu)化策略。具體研究內容如下:(1)代謝網(wǎng)絡的通量分布求解。代謝通量是構成細胞生理學的重要因素,決定了細胞的生化特征,論文采用DMFA方法對代謝網(wǎng)絡中的通量分布進行定量分析。首先根據(jù)非穩(wěn)態(tài)特征建立通量均衡方程,同時將代謝通量描述為一組自由通量的組合,再引入一個DMFA時刻的概念,在各時間區(qū)間內對自由通量進行分段線性化,獲得基于時間序列的代謝通量函數(shù),并采用最小二乘方法進行求解。最后通過青霉素仿真實驗和賴氨酸小試規(guī)模實驗對DMFA方法進行驗證。(2)通過建立宏觀操...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1典型發(fā)酵生產(chǎn)流程

第一章緒論第一章緒論1.1課題研究背景及意義我國微生物發(fā)酵行業(yè)隨著產(chǎn)業(yè)結構的調整、工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，結晶葡萄糖、檸檬酸、味精、賴氨酸、麥芽糖等大宗產(chǎn)品產(chǎn)量已居世界首位，貿易量全球領先，木糖醇、酵母、酶制劑等產(chǎn)品正處于穩(wěn)定發(fā)展階段[1]。典型發(fā)酵生產(chǎn)流程如圖1-1所示，....

圖1-2微生物發(fā)酵過程典型生長曲線

建模方法研究現(xiàn)狀特征是特定菌種在微生物活細胞作用下進行的一系列生化反應，最終常采用分批發(fā)酵的操作方式。細胞所具有的生物活性導致發(fā)酵過。隨著細胞的生長和繁殖，環(huán)境變化、酶活性變化、基因變異等生巨大影響[12]，使可測量狀態(tài)參數(shù)、不可測胞內參數(shù)均隨時間的時變性和不確定性。。生物反應器....

圖1-3MFA方法和FBA方法原理示意圖

江南大學碩士學位論文了生物化學信息，在發(fā)酵工業(yè)中逐漸得到了研究和應用。代速率，即代謝通量，是構成細胞生理學的重要因素。對于胞確分析是代謝工程研究中一個重要環(huán)節(jié)，能夠對控制反應途狀起到關鍵作用[37]�，F(xiàn)階段，代謝通量的量化方法主要包括xAnalysis，MFA)方法[38]、通....

圖2-1簡化細胞代謝網(wǎng)絡該代謝網(wǎng)絡共包含以下7個化學反應方程式：

第二章發(fā)酵過程代謝通量分析示一個簡化的細胞代謝網(wǎng)絡，圖中方框表示細胞壁，A、B、，A[e]、B[e]、C[e]表示三種胞外代謝物，1v、2v、3v、4v表示、2b、3b表示胞內代謝系統(tǒng)與外界環(huán)境進行物質交換過程中理解為營養(yǎng)物質的攝入率，2b可理解為目標產(chǎn)物的生成....

本文編號：3944449