Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта
Реферат - Биология
Другие рефераты по предмету Биология
й задачи и материально - технических возможностей. Предлагаемый критерий по равномерному учету максимального количества пар факторов в серии экспериментов - лишь одна из многих возможностей. Формулировка критерия оптимальности на ранних стадиях многофакторного поиска не обязательна, можно работать и на интуитивном уровне.
Первоначальный выбор на проверку группы подозреваемых факторов и их интенсивностей (концентраций) из очень большого количества потенциально возможных лежит вне математики, в принципе не формализуем и полностью определяется интуицией исследователя. Без интуиции браться за поисковые работы бессмысленно. Успешное решение хотя бы одной задачи поиска регуляторных факторов подтверждает наличие у исследователя такого непонятного и неопределенного качества, как интуиция.
При нахождении небольшой группы сильно действующих факторов перед постановкой ПФЭ для оптимизации процесса, есть смысл поставить уточняющую (переходную) серию опытов для экспериментального обоснования выбора активной группы и их концентраций (интенсивностей), варьируя переменные на 3-х уровнях по близкому к оптимальности плану таб.11. Как и приведенные выше, план не единственный, возможны вариации по выбору сочетаний уровней интенсивностей (концентраций) факторов. Наличие ПК предоставляет новые возможности по построению подобных планов, близких к оптимальным для конкретной задачи, максимально увязанный с конкретными начальными и граничными условиями. План облегчает обработку результатов измерений при построении корреляционных полей и таблиц.
Таблица 11
План трехуровневого переходного к оптимизации уточняющего эксперимента
1А1В1С1D1E12А1В3С2D3E23А2В3С3D2E14А2В2С1D3E35А3В1С2D2E36А3В2С3D1E2
В плане таб. 11 буквами обозначены факторы, нижними индексами - уровни, парные сочетания факторов присутствуют с одинаковыми частотами, хотя учтены не все, теоретически возможные. План не единственный, но близкий к оптимальному согласно сформулированным выше критериям.
Количество экспериментов в серии в первую очередь зависит от стоимости каждого опыта. План таб.11. можно расширить до 8 экспериментов (строк), добавляя эксперименты, в которых все факторы находятся на одном уровне (все факторы на 2-ом и все факторы на 3-ем уровнях). Такое расширение сохраняет учет парных сочетаний факторов, увеличивает количество учтенных сочетаний факторов и увеличивает представленность сочетаний факторов более высоких порядков, незначительно смещая частоты представленности сочетаний факторов более высоких, чем парные, порядков. Наличие трех уровней варьирования интенсивностей каждого фактора облегчает оценить тенденцию влияния фактора на ВП, в отличие от двухуровневых планов. Наличие трех уровней варьирования интенсивностей факторов позволяет более точно и надежно оценить тенденцию по влиянию на синтез ЦП при большой ошибке измерений, что строго доказано математиками ранее.
Поскольку при многофакторном поиске можно говорить только о постановке серии экспериментов, близкой к оптимальной, то выбор нужного плана во многом определяется стоимостью каждого эксперимента. При невысокой стоимости есть смысл увеличивать количество проверяемых факторов и экспериментов в одной серии до максимума. Постановка серий экспериментов, объединенных одним временем и одним инокулятом, позволяет повысить точность измерений ВП за счет уменьшения систематической ошибки и временного дрейфа неконтролируемых воздействий при возможности выбора внутреннего стандарта (опыта, принимаемого за эталон для сравнения).
Наличие ПК и многочисленных прикладных программ по работе с многомерными пространствами позволяют относительно несложно суммировать все проведенные наблюдения и строить различные 2-х и3-х мерные сечения поверхности отклика, облегчая исследователю представление вида поверхности отклика в окрестности центра эксперимента, что значительно облегчит планирование последующих серий опытов.
Ранжировку строк в таблице по возрастанию (убыванию) некой величины автоматически производят текстовые редакторы, перестановку столбцов таблицы тоже можно сделать, не обращаясь к специализированным математическим программам. В крайнем случае эту работу можно провести ручную при помощи прозрачной пленки и фломастера, либо ножниц и клея.
Нахождение оптимальных условий синтеза
Оптимизация биологического процесса сводится к экспериментальному отысканию условий, при которых ВП достигает максимального значения. Подразумевается любая характеристика процесса, представляющая интерес для экспериментатора (биомасса, накопление какого-либо целевого продукта, представляющего экономический интерес и т.д.). Условия протекания процесса определяются комплексом факторов, от которых зависит его выход. В случае подбора оптимальных сред этот комплекс включает в себя химический состав питательной среды и условия культивирования организмов, такие как температура, перемешивание, аэрация и т.д./1/.
Оптимизацию в широком смысле слова следует проводить по всей совокупности факторов, влияющих на ВП. В рамках рассматриваемых ниже методов не существует принципиальной разницы между физически разнородными факторами по характеру их влияния на ВП, вследствие чего можно одновременно проводить оптимизацию как состава среды, так и условий культивирования. Однако на практике приходится сталкиваться с более узкой задачей подбора оптимального состава сред при заданных услови