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利用具有pH检测控制和补料功能的新型摇床研究...(三)

2020.7.27

2.2菌浓预测模型的建立
2.2.1假设条件
菌浓预测模型的建立,基于以下假设。
(1)利福霉素产生菌在生长过程中经历四个阶段:迟滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期。由迟滞期转向对数生长期的条件是:菌体浓度要达到某个阈值Cm,只有达到了这个阈值菌体才可进入对数生长期,通常Cm > a,a为初始菌浓。
(2)迟滞期菌体主要是为下一步的生长作物质的准备,菌体缓慢生长,因此假设迟滞期所用的时间和菌体的初始浓度成反比。
(3)两种不同的接种量下,若菌体培养过程pH曲线变化趋势一致,则可以假设当pH达到第二个峰值时(如Fig. 1 C点所示)两个摇瓶的菌体量相同(本实验条件下菌浓测定值为12%)。原因是接种的菌体量相对于此时的菌体量很小可以忽略,而在此时二者的营养物质消耗基本一致,故产生的菌体量也应该相同。
2.2.2 菌浓预测模型的建立
分别从母瓶中按4%和6%的接种量转接子瓶,在pH摇床上实时记录培养过程pH变化趋势,如Fig. 3所示。由Fig. 3知二者pH达到峰值的时间分别为t1 = 38 h,t2 = 32 h;由于母瓶移种时菌浓为15%,故实际接种量(即接种后子瓶中实际菌浓)a1 = 0.6%,a2 = 0.9%,菌体的倍增时间td = 14 h。

根据假设条件, 可得迟滞期方程
(1)
对数生长期的菌浓方程

(2)
由方程(2)可得:

(3)

(4)

2.2.3 模型验证与误差估计
6%接种量下的子瓶对数生长期的菌浓模型预测值与实测值如Fig. 4所示。

(—□-Predicted PMV;  -●-Actual PMV)

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