[发明专利]一种在线原位监测固态发酵真菌生物量的方法

权利要求书

1.一种固态发酵真菌生物量的在线原位监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：建模样品准备

在反应器外使用生产菌株进行发酵试验，控制温度、湿度等发酵条件恒定，平行实验至少做50组；

步骤二：建模数据采集

使用高分辨率摄像头测定不同发酵阶段菌体生长图像，并通过数字图像分析方法计算图像中菌体-基质混合物的分形维数，同时使用化学法测定相应的菌体生物量；

步骤三：模型建立与优化

使用数学软件拟合分形维数和菌体生物量之间的函数关系，以所测样品集的交叉验证均方差(RMSEVC)为指标优化模型参数，选取RMSECV尽可能小的组合。RMSECV计算公式如下：

RMSECV=Σ(C^i-Ci)2n-1]]>

式中：Ci是标准化学方法测得的值，是基于分形维数的预测值，n是样品集内样品数目；

步骤四：将模型用于在线测定反应器内的菌体生物量

控制反应器内发酵基质、孢子接种量、发酵条件等因素与步骤一中反应器外发酵实验相同，利用反应器内置高分辨率摄像头拍摄不同时间的菌体-基质图像，通过数字图像处理计算图像中菌体-基质混合物的分形维数，将分形维数带入所得数学模型，计算求解相应生物量。

2.根据权利要求1所述的固态发酵真菌生物量在线原位监测方法，其特征在于，所述的数字图像分析方法包括如下步骤：将所得图像分辨率调整在640×480至1280×1024之间，对读取的图像进行直方图均衡化处理、低通滤波处理、阈值分割、图像二值化处理，最终提取图像轮廓。

3.根据权利要求1所述的固态发酵真菌生物量在线原位监测方法，其特征在于，所述的分形维数包括自相似维数，Hausdorff维数以及计盒子维数。

4.根据权利要求1所述的固态发酵真菌生物量在线原位监测方法，其特征在于，高分辨率摄像头的拍摄速度为200帧/秒～400帧/秒之间。

5.根据权利要求1所述的固态发酵真菌生物量在线原位监测方法，其特征在于，使用高分辨率摄像头分别对发酵物的正上面、正侧面取像，在反应器内取像方法和反应器外取像方法一致。

6.根据权利要求2所述的固态发酵真菌生物量在线原位监测方法，其特征在于，阈值分割方法包括双峰直方图阈值分割法，平均灰度法，最小误差阈值分割法，最大类间方差法，模糊C均值聚类方法，最大熵方法，矩量保持法。