【摘 要】
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微生物发酵过程是细胞新陈代谢进行物质转化的过程，为了提高目标产物的转化率，需要对微生物发酵动态特性进行实时分析，以便实时优化发酵过程。拉曼光谱量化测试作为一种有应用前景的在线过程分析技术，可以在避免微生物污染的条件下，实现精准监测，进而用于优化控制微生物发酵过程。【目的】以运动发酵单胞菌为例，建立微生物发酵过程中葡萄糖、木糖、乙醇和乳酸浓度拉曼光谱预测模型，并进行准确性验证。【方法】采用浸入式在线
【机 构】
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湖北大学生命科学学院省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室
【基金项目】
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国家重点研发计划（2021YFC2101101）； 国家自然科学基金（21978071，U1932141）； 浙江省引进培育领军型创新创业团队项目（2018R01014）；
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微生物发酵过程是细胞新陈代谢进行物质转化的过程，为了提高目标产物的转化率，需要对微生物发酵动态特性进行实时分析，以便实时优化发酵过程。拉曼光谱量化测试作为一种有应用前景的在线过程分析技术，可以在避免微生物污染的条件下，实现精准监测，进而用于优化控制微生物发酵过程。【目的】以运动发酵单胞菌为例，建立微生物发酵过程中葡萄糖、木糖、乙醇和乳酸浓度拉曼光谱预测模型，并进行准确性验证。【方法】采用浸入式在线拉曼探头，收集运动发酵单胞菌发酵过程中多个组分的拉曼光谱，采用偏最小二乘法对光谱信号进行预处理和多元数据分析，结合离线色谱分析数据，对拉曼光谱进行建模分析和浓度预测。【结果】针对运动发酵单胞菌，首先实现拉曼分析仪对单一产品乙醇发酵过程的精准检测，其次基于多元变量分析，建立葡萄糖、乙醇和乳酸的浓度变化的预测模型，实现对发酵过程中各成分浓度变化的准确有效分析。【结论】成功建立一种评价资源微生物尤其是工业菌株发酵液多种组分的拉曼光谱分析方法。该方法为运动发酵单胞菌等工业菌株利用多组分底物工业化生产不同产物的实时检测，以及其他微生物尤其工业菌株的选育和过程优化提供了新方法。
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