一种在线原位监测固态发酵真菌生物量的方法

摘要

本发明涉及一种固态发酵真菌生物量的在线原位监测方法。其特征在于：使用生产菌株在反应器外进行发酵试验，拍摄不同发酵阶段的菌体-基质图像，通过数字图像处理求得分形维数，同时用化学法测定相应的菌体生物量，计算分形维数与菌体生物量之间的函数关系；使用反应器中内置摄像头拍摄固态发酵过程菌体生长图像并计算其分形维数，根据分形维数-生物量函数关系可得相应生物量。本发明可实现固态发酵真菌生物量在线监测，促进固态发酵自动化控制。

主权项

1.一种固态发酵真菌生物量的在线原位监测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：建模样品准备在反应器外使用生产菌株进行发酵试验，控制温度、湿度等发酵条件恒定，平行实验至少做50组；步骤二：建模数据采集使用高分辨率摄像头测定不同发酵阶段菌体生长图像，并通过数字图像分析方法计算图像中菌体-基质混合物的分形维数，同时使用化学法测定相应的菌体生物量；步骤三：模型建立与优化使用数学软件拟合分形维数和菌体生物量之间的函数关系，以所测样品集的交叉验证均方差(RMSEVC)为指标优化模型参数，选取RMSECV尽可能小的组合。RMSECV计算公式如下：$\mathrm{RMSECV}=\sqrt{\frac{\Sigma {({\hat{C}}_i-C_i)}^2}{n-1}}$式中：Ci是标准化学方法测得的值，是基于分形维数的预测值，n是样品集内样品数目；步骤四：将模型用于在线测定反应器内的菌体生物量控制反应器内发酵基质、孢子接种量、发酵条件等因素与步骤一中反应器外发酵实验相同，利用反应器内置高分辨率摄像头拍摄不同时间的菌体-基质图像，通过数字图像处理计算图像中菌体-基质混合物的分形维数，将分形维数带入所得数学模型，计算求解相应生物量。