具有時滯的微生物連續(xù)培養(yǎng)模型的研究及其應(yīng)用.pdf

1、該文主要建立了具有時滯的微生物連續(xù)培養(yǎng)模型,并進行了分析和計算.第一章緒論,主要介紹了微生物連續(xù)培養(yǎng)的意義和該文將要研究的問題.第二章相關(guān)知識簡介,主要介紹該文將要用到的數(shù)學基本定義和定理以及生物化工的基礎(chǔ)知識.第三章數(shù)學模型的建立,介紹肺炎桿菌將甘油發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的實驗過程和在實驗的基礎(chǔ)上建立微生物反應(yīng)動力學模型的過程,并進一步給出了幾個酶催化反應(yīng)和基因調(diào)控動力學模型.第四章三維時滯微分方程模型分析.研究了以單底物、單產(chǎn)物為基

2、礎(chǔ)的三維時滯微分方程模型.首先介紹了已有的離散時滯模型及其計算結(jié)果.在此基礎(chǔ)上,該文引入了連續(xù)時滯,給出了系統(tǒng)存在Hopf分叉的條件,得出系統(tǒng)的振蕩圖像及其相圖,并對過渡態(tài)進行了定性的描述.第五章研究運用系統(tǒng)中出現(xiàn)的多穩(wěn)態(tài)和振蕩現(xiàn)象設(shè)計生化反應(yīng)器.主要思路是設(shè)計兩個反應(yīng)器串聯(lián),使第一個反應(yīng)器處于自激振蕩狀態(tài),迫使第二個反應(yīng)器產(chǎn)生強迫振蕩.為此對第一個反應(yīng)器建立了具有離散時滯的三維微分方程模型,對第二個反應(yīng)器建立了無時滯的三維常微分方程模

3、型,兩個反應(yīng)器串聯(lián)得到了六個方程所構(gòu)成的方程組,分析結(jié)果表明兩個反應(yīng)器串聯(lián)降低了殘余底物濃度,提高了產(chǎn)物濃度、產(chǎn)率和生產(chǎn)強度;考慮到反應(yīng)中還有另兩種主要副產(chǎn)物,該文又對第一個反應(yīng)器建立了具有連續(xù)時滯的五維微分方程模型,對第二個反應(yīng)器建立五維常微分方程模型,得到十個方程所構(gòu)成的方程組,并進行了研究,得出系統(tǒng)存在兩個多態(tài)區(qū)域和多態(tài)存在的參數(shù)范圍.通過計算,選取了系統(tǒng)處于較優(yōu)狀態(tài)的操作參數(shù)的范圍,并判定出系統(tǒng)存在Hopf分叉的條件,繪制了兩個

4、反應(yīng)器串聯(lián)時的振蕩圖形及其相圖.該文的主要工作是在做生化實驗的基礎(chǔ)上建立數(shù)學模型,并運用微分方程的分支理論,在系統(tǒng)中引入時滯以研究克雷伯氏菌將甘油發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的實驗過程中的振蕩機理.對系統(tǒng)進行Hopf分支判定,繪出了系統(tǒng)的振蕩圖形及其相圖,并對過渡態(tài)做了定性的描述.在此基礎(chǔ)上,運用實驗過程中出現(xiàn)的多穩(wěn)態(tài)和振蕩現(xiàn)象設(shè)計生化反應(yīng)器,建立了兩個反應(yīng)器串聯(lián)模型,達到了降低底物殘余濃度,提高產(chǎn)物濃度、產(chǎn)率和生產(chǎn)強度的目的.該文的研究內(nèi)容