基于差分进化算法的酿酒酵母分批补料培养在线自适应控制

来源：中国生物工程杂志2016年第1期北京时间：

作者：张许, 丁健, 高鹏, 高敏杰, 贾禄强, 涂庭勇, 史仲平

单位：江南大学生物工程学院 工业生物技术教育部重点实验室 无锡 214122

摘要：酿酒酵母分批补料培养中,葡萄糖添加过量会导致乙醇大量积累,破坏细胞结构及功能,降低葡萄糖利用效率;葡萄糖添加不足会限制细胞生长。为解决这一矛盾,提出了一种基于差分进化算法的在线自适应控制策略,并利用计算机仿真方法对该策略、传统的间歇流加、分段恒速流加及PID控制策略的控制性能进行了研究和比较。结果表明,在该控制策略下,发酵液中的乙醇浓度能够被稳定地控制在1g/L的低水平,而细胞浓度却达到34.45g/L的高水平,比采用间歇流加、分段恒速流加及PID控制策略的批次分别提高了243%、18%和29%。由此可知,该自适应控制策略能够将葡萄糖流加速率控制在适宜水平,避免乙醇过量积累的同时保证细胞的快速增殖。

关键词：酿酒酵母,乙醇积累,差分进化算法,系统辨识,自适应控制

基金资助：国家自然科学基金资助项目(31301408)