在给定的文件信息中,主要涉及到的知识点包括:
1. 植酸酶的生产:植酸酶是一种广泛用于饲料工业中的重要添加剂,尤其是在饲料中添加无机磷酸盐以补充磷。由于单胃动物在消化道中植酸酶活性较低,通常无法利用植酸酸,因此在饲料中添加植酸酶可以有效提高磷的利用率。
2. 巴斯德毕赤酵母的补料分批培养:在巴斯德毕赤酵母补料分批培养中,通过在线自适应控制策略有效地诱导植酸酶的生产。这种方法能够改进发酵过程中培养和诱导阶段的发酵性能。
3. 人工神经网络模式识别(ANNPR)模型:文章提出了一个基于溶解氧(DO)/pH测量和人工神经网络模式识别(ANNPR)模型的在线自适应基质喂养控制系统,该系统之前已经成功应用于重组巴斯德毕赤酵母的植酸酶生产。
4. 在线自适应控制策略:使用标准的ANNPR模型控制策略,可以在开始甲醇诱导之前缩短培养时间约30%。在诱导阶段,通过适当的增加喂料率和迭代步骤大小的ANNPR控制,甲醇浓度可以自动控制在一个最佳范围内。与传统DO-Stat方法和在线甲醇电极基于开-关控制策略相比,植酸酶活性稳定增加约三倍。
5. 控制策略的普适性及操作简便性:提出的控制系统在重组巴斯德毕赤酵母的补料分批培养过程中进一步得到验证。这个系统的有效性和通用能力以及操作简便性得到了证实。
在了解上述知识点后,接下来详细展开解释:
在巴斯德毕赤酵母的补料分批培养中,植酸酶的生产是通过在线自适应控制策略来实现的。这种控制策略利用了人工神经网络模式识别(ANNPR)模型,并结合溶解氧(DO)和pH值的测量结果来进行反馈控制。在实际应用中,这种控制系统可以显著提高植酸酶的生产效率。
具体来说,在培养前期,通过ANNPR控制策略,可以缩短甲醇诱导植酸酶产生的准备时间,这大约可以减少30%的培养时间。而在诱导阶段,通过逐步增加的喂料率以及控制策略中的迭代步骤,可以将甲醇浓度自动维持在最适范围内。这不仅提高了植酸酶的活性,还保持了活性的稳定性。研究显示,与传统方法相比,植酸酶活性可以稳定提高约三倍。
该控制系统的有效性不仅在于提高酶活性和缩短生产周期,还体现在其普适性以及操作上的简便性。控制系统无需复杂的调节,即可在多种生产条件下稳定运行,保证了生产过程的可靠性与一致性。
植酸酶的广泛应用领域包括饲料工业,尤其在猪或家禽饲料中,含有玉米或大豆基质的补充微生物植酸酶能够有效提高饲料中磷的利用率。传统上,在饲料中添加无机磷酸盐是作为磷的补充,而微生物植酸酶的添加则因其能够分解植酸盐并释放出可供动物利用的磷,从而逐步替代无机磷酸盐的使用。
总结来说,这项研究展示了基于ANN模式识别模型的在线自适应控制策略在工业生物技术中的应用潜力,特别是在提高特定酶类(如植酸酶)生产效率方面的优势。通过精确控制发酵过程中的关键参数,不仅提升了目标产物的产量,还展示了这一控制系统在未来生物工程领域的应用前景。