شبیه سازی و بهینه سازی تولید هایلورونیک اسید توسط باکتری streptococcus zooepidemicus

هایلورونیک اسید (ha) یک پلی ساکارید غیر منشعب (خطی) است که در مایع سینوویال مفاصل، مایع زجاجیه چشم، غضروف و بافت همبند مهره داران به مقدار قابل ملاحظه ای یافت می شود، ha در پزشکی، در تهیه قطره های چشمی، مواد آرایشی و محصولات غذایی کاربرد دارد. محدوده عملی فرمنتاسیون (5-1g/l) ha به آسانی در کشت ناپیوسته و نیمه پیوسته استاندارد طی یک دوره 16-6 ساعته بدست می آید. اما تولید ha در کشت های مداوم، بجز در سرعتهای رقیق سازی پائین به راحتی بدست نمی آید بنابراین کشت مداوم قابلیت نسبتا کمی در تولید ha دارد. در این تحقیق شبیه سازی تولید هایلورونیک اسید (ha) توسط باکتری استرپتوکوکوس زواپیدمیکوس به سه روش ناپیوسته، نیمه پیوسته و پیوسته هم در حالت هوازی و هم غیر هوازی مورد مطالعه قرار گرفت. در هر سه حالت ابتدا معادلات مدل فرآیند نوشته شد و سپس یک برنامه بهینه ساز برای محاسبه پارامترهای مدل نوشته شد. بهینه سازی بر اساس روش الگوریتم ژنتیک برای حداقل کردن تابع هدف (مجموع مربعات خطا) انجام شد. در سیستم ناپیوسته هوازی مدل مونود برای سینتیک رشد میکروبی انتخاب و پارامترهای مدل فرآیند جهت مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی برای غلظتهای اولیه 20 و 40 گرم بر لیتر گلوکز محاسبه شدند. در سیستم ناپیوسته بی هوازی مدل مونود نتوانست رفتار فاز سکون برای جرم سلولی را پیش بینی کند و مدل هالدان برای سینتیک رشد میکروبی در نظر گرفته شد. در سیستم نیمه پیوسته، در حالت هوازی به علت عدم وجود داده های تجربی برای محاسبه پارامترهای مدل فرآیند با فرض حجم ثابت، از متوسط پارامترهای بدست آمده برای مدل فرآیند در حالت ناپیوسته جهت شبیه سازی استفاده شد. در حالت نیمه پیوسته بی هوازی مدل مونود انتخاب، و پس از بدست آوردن معادله خط خوراک دهی، پارامترهای مدل فرآیند محاسبه و نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی مقایسه شدند، در این حالت مقدار خطا 46? کمتر از خطای حاصل از مدلسازی ساخت یافته انجام شده توسط جونز و همکارانش بود. در سیستم پیوسته نیز پارامترهای مدل فرآیند شامل مقادیر بازده، ضریب ترمیم و نگهداری و پارامترهای مدل رشد محاسبه و خطای حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی 1178/0 بدست آمد.