Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта
Реферат - Биология
Другие рефераты по предмету Биология
?е (ВУ), на нижнем уровне (НУ)- фосфат той же концентрации, рН 7,8. Столбец 3 - ВУ гидролизате казеина кислотный 10 г /л, НУ - 5 г /л. Столбец 4 ВУ аргинин 20 мг/ л, НУ лизин 30 мг/ л. Столбец 5 (С5) - ВУ цистин 10 мг/ л, НУ метионин 8 мг/ л., .С :6 ВУ глютамин 200 мг/ л, НУ- лейцин 20 мг/ л. С7 ВУ - гистидин 10 мг/ л, НУ - феилаланин 15 мг/ л. С8 ВУ - треонин 20 мг/ л, НУ - триптофан 5 мг/ л. С9 ВУ - тирозин 15 миг /л, НУ -валин 20 мг/ л. С10 ВУ - пантотенат Са 1 мг/ л, НУ -холин 1 мг/ л. С11 - ВУ фолиевая кислота 1 мг/ л, НУ - никотинамид 1 мг/ л . С12 ВУ - пиридоксаль 1мг/ л, НУ тиамин 1 мг л . С13 ВУ - СаСl2300 мг л, НУ СаСl2 150 мг/ л. С14 ВУ - МgSO4 200 мг /л, НУ - МgSO4 100 мг /л. С15 ВУ - NаСl 5 г /л, НУ - NaCl 1 г/ л.
Такая сверхнасыщенность второго типа (количество проверяемых факторов выше количества испытаний) позволяет добиться максимального качественного разнообразия проверяемых вариантов при выбранном количестве испытаний.
В дополнение к этому количество экспериментов было увеличено в 2 раза путем построения к каждой строке исходного плана табл.6 противоположной строки. В целом был достроен такой же план, в котором уровни в вариантах экспериментов переставлены местами. Наличие пар противоположных экспериментов упрощает обработку с применением непараметрического критерия - метода парных сравнений /7/, необходимого при большой ошибке измерений либо качественной и экспертной оценке ВП, а также при построении корреляционных таблиц и корреляционных полей. Пары противоположных экспериментов по расположению факторов на уровнях варьирования позволяют обнаружить небольшие различия ВП даже при качественном анализе и экспертных оценках ВП. При минимальном привлечении арифметических вычислений, только на основе логических рассуждений, строго обоснованных математиками, без проведения значительного объема арифметических вычислений в явном виде на ранней стадии применения многофакторного поискового эксперимента и обработки результатов измерений. Это служит минимально субъективной основой постановки следующих опытов.
Наличие эксперимента, в котором все факторы находятся на верхнем (нижнем) уровнях позволяет учесть все теоретически возможные сочетания, а также служит внутренним стандартом для проверки гипотезы о том, что не все выбранные факторы необходимы для обеспечения нужного синтеза. Предлагаемое увеличение в 2 раза количества экспериментов методически несложно, достаточно поменять пробирки с добавками местами и работать по тому же плану.
Задача ОЭ - найти хотя бы одно сочетание факторов, обеспечивающих синтез целевого продукта, отличный от 0. Само по себе первичное выделение для проверки относительно небольшого числа подозреваемых переменных и их концентраций (интенсивностей) из нескольких сотен потенциально возможных до проведения эксперимента лежит вне математики, полностью определяется опытом, интуицией и фантазией исследователя, а также способностью учесть априорную и аналоговую информацию.
Естественно, что чем больше выделено множество подозреваемых факторов на первом этапе, то тем вероятнее найти регуляторную комбинацию добавок. Увеличение количества подозреваемых факторов на первом этапе подразумевает использование активных поисковых экспериментов с большим количеством испытаний в серии, что повышает точность измерения ВП и надежность прогнозов.
На втором этапе, после нахождения группы активных факторов, можно поставить уточняющий эксперимент по плану таб.9, построенному на основе ПФЭ 23 по правилу таб.5.
Таблица 9
План второго шага ОЭ на основе ПФЭ 23
№ э.1-21-32-33-4К-во верхних уровней в опытеАльт столбец (7) 3-411673213537а312437а41234567752573623647а73473845647а
В таб. 9 условие ортогональности всех вектор - столбцов выполнено, но столбец 7 исходной таблицы можно заменить на противоположный (альтернативный столбец) при сохранении ортогональности вектор - столбцов (равномерному учету пар факторов). Это приведет к потере сочетаний факторов (1;6;7) и (1;5;7) и некоторых других. Такой план оптимален при наличии информации об ингибирующем или нейтральном действии указанных сочетаний факторов. Сочетания (3;4;6), (4;6;7), (5;6;7) присутствуют по 2 раза, что можно учесть при наличии информации из предварительных экспериментов об их возможной важной роли. Все возможные варианты рассмотреть сложно и нет смысла в этом. Необходимо производить выбор плана, близкого к оптимальному, для каждого конкретного случая. Наличие априорной или полученной на первом этапе информации о сильнодействующих сочетаниях факторов, либо нейтральных по влиянию на ВП позволяет учесть это и применить планы поиска, оптимальные для каждого конкретного случая, особенно на последующих, уточняющих этапах поиска.
План табл. 9 построен из ПФЭ 23 по правилу табл.5. Его так же можно рассматривать как дробную реплику максимальной дробности от ПФЭ 27 (ДФЭ 27-4). В названном плане учтены все возможные сочетания факторов по 2 (ортогональность вектор - столбцов) и смещены оценки для сочетаний факторов высших порядков. В плане таб.9 верхние уровни факторов учтены более полно, чем нижние, т.к. отсутствует строка (план эксперимента), в которой все факторы находятся на нижнем уровне. Можно построить план, который будет смещен в пользу предпочтения нижних уровней.
Таблица 10
План ОЭ второго шага, смещенного в пользу нижних уровней
123452246733567451346614577125681237
В плане таб. 10 отсутствуют сочетания факторов (1;3;7); (3;4;7); (4;5;6); (2;3;6); (3;4;6). Сочетания (-1;-2;-3); (-1;-3;-5); (-1;-6;-7) присутствуют по 2 раза. Представлены все теоретически возможные сочетания факторов на нижних уровнях. Одновременн