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基于PLC的液体培养基自动制备系统设计

工程设计学报 2022年第5期29卷 651-664页

作者：林子欣宗望远杨方汪方奎华中农业大学工学院湖北武汉430070 农业农村部长江中下游农业装备重点试验室湖北武汉430070 农业微生物学国家重点实验室湖北武汉430070

针对液体培养基人工制备过程低效且目前国内外缺乏具有完整流程的液体培养基自动制备系统的问题,开发了一套基于可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的液体培养基自动制备系统,其选用动作与感知层、传输层和应用层相... 详细信息

针对液体培养基人工制备过程低效且目前国内外缺乏具有完整流程的液体培养基自动制备系统的问题,开发了一套基于可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的液体培养基自动制备系统,其选用动作与感知层、传输层和应用层相结合的架构体系,由进料子系统、出料子系统和控制子系统组成。该系统以PLC、MCGS(monitor and control generated system,监视与控制通用系统)触摸屏、传感器和执行设备组合的方式,实现基于培养基配方的组分全自动选择和配比,在线pH监控和溶解氧(dissolved oxygen,DO)监测,以及全自动清洗、过滤、混匀和分装,完成液体培养基的自动配制。同时,监控数据可实时采集和图形化显示,且全流程可回溯、可存储。针对系统的误差,基于试验数据获得误差模型后通过预测确定误差修正量。经实际测试与修正,所设计系统制备液体培养基的相对误差在0.336%以下,重复性误差在0.274%以下,pH的最大控制误差为±0.18,pH和DO的最大测量误差分别为±0.04和±1%,能够满足液体培养基的制备需求。研究结果对全流程自动化液体培养基制备系统的开发有一定的参考意义。

关键词：液体培养基自动制备可编程逻辑控制器误差修正

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液体培养基自动制备系统的设计与实现

液体培养基自动制备系统的设计与实现

作者：林子欣华中农业大学

学位级别：硕士

培养基是适合微生物繁育生长或形成代谢物质的人工制备营养物质。在生物界中微生物占有极其重要的地位,研究微生物学和微生物发酵生产的基础需要合理设计与制备培养基,且培养基在微生物检测中发挥着其他检测手段无法替代的作用。目前主... 详细信息

培养基是适合微生物繁育生长或形成代谢物质的人工制备营养物质。在生物界中微生物占有极其重要的地位,研究微生物学和微生物发酵生产的基础需要合理设计与制备培养基,且培养基在微生物检测中发挥着其他检测手段无法替代的作用。目前主要依靠人工完成实验室用液体培养基的制备,面临着工作效率低下,劳动强度大,操作繁琐,准确性不好等问题。针对完整流程的液体培养基自动制备系统的缺乏、液体培养基人工制备过程的低效问题,同时为满足微生物分选与培养系统对规模化液体培养基制备的需求,本文设计研发了1套液体培养基自动制备系统。主要研究内容包括:（1）对国内外相关研究领域进行了分析归纳和总结。通过参考人工制备液体培养基的实验条件和一般流程,分析液体培养基自动制备系统的需求。设计了通过将化合物原料配制成化合物原液再实现液体培养基制备的工艺流程,同时结合分为化合物存储区、移取区、混合调节区和分装区的工艺流程阐明了系统的工作原理,并确立系统总体方案的设计。（2）依据工艺流程、系统需求以及总体方案,提出了基于PLC的系统硬件结构,并完成了PLC、触摸屏、液体处理设备、无线传输设备、传感器、管路切换设备等硬件的分析与选型。采用的系统架构为应用层、传输层以及动作与感知层相结合的体系,主要包括进料子系统、出料子系统以及控制子系统,实现了硬件平台的搭建,可依据制备需求通过对执行设备控制以及对p H监控和溶解氧监测完成液体培养基制备全过程。（3）通过分析系统需求以及系统各硬件的通信原理,实现了基于以太网的PLC与触摸屏,基于RS485的PLC与串口设备,基于RS485的触摸屏与传感器,基于RS485、4G和Internet的现场上位机触摸屏与远程上位机PC端监控软件的通信设计。设计开发了基于SIEMENS S7-200 SMART PLC的控制系统软件,通过主程序和子程序的模块化架构完成程序总体设计结构,顺序控制由主程序调取子程序来实现,且各个子程序通过信号连接,实现通信交互,完成了连接彼此动作的工作,可适用系统控制功能要求。基于MCGS开发设计触摸屏以及上位机的人机交互界面,实现在人机交互界面上现场和远程监控系统。（4）展开系统的控制功能以及性能等相关测试。控制功能测试结果表明系统可实现根据培养基配方进行全自动组分选择和配比,在线p H监控和溶解氧监测,全自动混匀、过滤和分装,完成液体培养基自动制备,监控数据可实时采集和图形化显示,数据全流程可回溯可存储,并可远程监控系统。对系统采用误差修正的方式提升性能。采用单因素的试验方式确定系统中注射泵移液误差修正量;对于系统移液误差,运用Minitab软件并选取管路体积和高度差为因素设计二因素三水平中心复合试验,分析试验结果并获取回归模型,进而确定系统移液误差修正量;最后结合注射泵移液误差修正量和系统移液误差修正量得到系统误差修正量。经修正与实际测试,系统制备液体培养基的精度误差在0.336%以下,重复性误差在0.274%以下,p H控制的最大误差为±0.18,溶解氧的最大测量误差为1%。本系统能够满足液体培养基的制备需求,可有效解决人工制备培养基的低效问题,可为微生物分选与培养系统所需的规模化液体培养基制备提供支持,且对全流程自动化的液体培养基制备系统及相关研究有一定的参考意义。

关键词：液体培养基 PLC 监控系统自动制备误差修正

不同液体培养基及贮藏条件对似血杜鹃花粉萌发的影响

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分子植物育种 2023年

作者：孔令芳陈芳大理大学农学与生物科学学院大理大学洱海流域农业生态研究中心

似血杜鹃(Rhododendron haematodes Franch.)是中国特有的著名观赏花木和杜鹃属中的宝贵种质资源，具较高观赏价值的同时，也是杜鹃属植物育种的重要种质资源。本研究以似血杜鹃花粉为试材，采用离体萌发测定法，探究适合检测似血杜鹃... 详细信息

似血杜鹃(Rhododendron haematodes Franch.)是中国特有的著名观赏花木和杜鹃属中的宝贵种质资源，具较高观赏价值的同时，也是杜鹃属植物育种的重要种质资源。本研究以似血杜鹃花粉为试材，采用离体萌发测定法，探究适合检测似血杜鹃花粉萌发率的液体培养基，及其花粉采集方式、贮藏温度、花粉萌发的温度及光照条件对其萌发的影响，为杜鹃杂交育种工作的开展提供具有参考价值的基础资料。结果表明：似血杜鹃花粉在100 g/L蔗糖+20 mg/L H3BO3+20 mg/L CaCl2的培养基中，萌发率为85.96%，极显著高于其他处理。同时，当培养温度为25 ℃时，花粉萌发率极显著高于35 ℃。但培养过程中的光照条件对其萌发率影响不显著。另外，雄蕊采集与-20 ℃的低温有利于延长似血杜鹃花粉的生活力及贮藏力。因此，对于似血杜鹃的花粉萌发，应以雄蕊采集、-20 ℃贮藏、25 ℃，100 g/L蔗糖+20 mg/L H3BO3+20 mg/L CaCl2的培养基中培养最为有利。

关键词：似血杜鹃花粉萌发率液体培养基贮藏条件

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白肉灵芝液体培养基配方优化及代料栽培技术

中国食用菌 2023年第3期42卷 79-83,89页

作者：尚陆娥孙达锋李建英刘绍雄李霖刘桂秧王小艳华蓉中华全国供销合作总社昆明食用菌研究所云南昆明650221 云南省食用菌产业发展研究院云南昆明650221 陆良爨乡绿圆菇业有限公司云南曲靖655601

通过设置不同碳源、氮源,以常规PDA液体培养基为对照,使用6种不同的液体培养基对白肉灵芝液体菌种进行培养。试验结果表明,Y3配方(麦麸20 g、葡萄糖20 g、磷酸二氢钾2 g、硫酸镁1 g)和Y5配方(马铃薯200 g,麦芽糖20 g,磷酸二氢钾2 g,硫酸... 详细信息

通过设置不同碳源、氮源,以常规PDA液体培养基为对照,使用6种不同的液体培养基对白肉灵芝液体菌种进行培养。试验结果表明,Y3配方(麦麸20 g、葡萄糖20 g、磷酸二氢钾2 g、硫酸镁1 g)和Y5配方(马铃薯200 g,麦芽糖20 g,磷酸二氢钾2 g,硫酸镁1 g)培养的菌液中菌球均匀且数量多,菌球不易自溶,培养周期短。

关键词：白肉灵芝液体培养基碳源氮源代料栽培

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液体培养基对有斑百合花粉管生长的影响

河北农业大学学报 2011年第6期34卷 50-54页

作者：李晶刘冬云张灿河北农业大学园林与旅游学院河北保定071000 保定职业技术学院河北保定071000

以有斑百合花粉为试材,通过离体培养,利用单因子试验研究蔗糖、硼酸、以及钙、镁、钾离子对花粉萌发和花粉管生长的影响。并在此基础上进行多因子试验比较了蔗糖、H3BO3、CaCl2和Ca(NO3)2.4H2O对有斑百合花粉萌发的影响。结果表明:蔗糖... 详细信息

以有斑百合花粉为试材,通过离体培养,利用单因子试验研究蔗糖、硼酸、以及钙、镁、钾离子对花粉萌发和花粉管生长的影响。并在此基础上进行多因子试验比较了蔗糖、H3BO3、CaCl2和Ca(NO3)2.4H2O对有斑百合花粉萌发的影响。结果表明:蔗糖、硼和钙对有斑百合花粉萌发影响较大,而钾和镁的影响较小;适宜的花粉培养液为蔗糖100g/L+H3BO320mg/L+CaCl220mg/L。此研究可为有斑百合花粉的离体培养以及杂交育种提供参考依据。

关键词：有斑百合花粉液体培养基生命力

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液体培养基分离和保存利什曼原虫的效果观察

中国病原生物学杂志 2014年第10期9卷 908-910,918页

作者：廖力夫杜春辉徐艺玫张丽萍乌守巴特新疆维吾尔自治区实验动物研究中心新疆乌鲁木齐830002 喀什地区第一人民医院新疆喀什844000 新疆维吾尔自治区疾病预防控制中心新疆乌鲁木齐830002

目的观察利什曼原虫液体培养基(LLM)分离和保存利什曼原虫的效果。方法用LLM培养基对黑热病材料进行利什曼原虫分离培养,同时接种的灰仓鼠,进行利什曼原虫分离率比较。结果用LLM培养被检材料出结果时间为4d,对荒漠型和平原型黑热病利什... 详细信息

目的观察利什曼原虫液体培养基(LLM)分离和保存利什曼原虫的效果。方法用LLM培养基对黑热病材料进行利什曼原虫分离培养,同时接种的灰仓鼠,进行利什曼原虫分离率比较。结果用LLM培养被检材料出结果时间为4d,对荒漠型和平原型黑热病利什曼原虫分离率分别为35.7%(10/28)和50.0%(15/30),分别比接种灰仓鼠的分离率高10%和30%。培养基-20℃冷冻保存有效期为2年。结论应用LLM培养基能显著提高利什曼原虫的分离率。该培养基与传统3N培养基比较,保存时间延长,培养出结果时间缩短,可用于黑热病实验诊断和黑热病抗药性研究。

关键词：利什曼原虫黑热病液体培养基分离率 3N培养基

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基于响应面法的杨树桑黄菌种液体培养基优化

黑龙江农业科学 2022年第4期 73-80页

作者：滕成龙刘迪尹钰涵郭建峰刘爽张涵常悦陆源添延边大学农学院吉林延吉133002 延边大学融合学院吉林延吉133002

杨树桑黄(Sanghuangporus vaninii)作为大型药用真菌,由于其生长年限长且开发不合理,导致其资源短缺,而通过液体发酵培养可以在短时间内得到大量菌丝体。本试验以菌丝体生物量为主要指标,对杨树桑黄液体培养基进行优化。通过响应面分析... 详细信息

杨树桑黄(Sanghuangporus vaninii)作为大型药用真菌,由于其生长年限长且开发不合理,导致其资源短缺,而通过液体发酵培养可以在短时间内得到大量菌丝体。本试验以菌丝体生物量为主要指标,对杨树桑黄液体培养基进行优化。通过响应面分析法对杨树桑黄液体培养基的碳源、氮源、无机盐进行筛选。结果表明:杨树桑黄ST菌株培养基的最佳碳源为葡萄糖,最佳无机盐为MgSO_(4)·7H_(2)O;最适培养基配方为葡萄糖34.44 g·L^(-1),蛋白胨7.26 g·L^(-1),酵母膏8.303 g·L^(-1),MgSO_(4)·7H_(2)O 2.618 g·L^(-1),pH自然;此时杨树桑黄生物量产量最高为2.73305 g,与预测值基本一致,优化的液体培养基可以显著提高杨树桑黄ST菌丝生物量。

关键词：杨树桑黄液体培养基响应面设计菌丝体生物量

一株野生花脸香蘑的鉴定及其液体培养基的筛选

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中国食用菌 2022年第8期41卷 17-20,33页

作者：崔晓丛倩倩王庆武兰玉菲陈万杰泰安市农业科学院食用菌研究所山东泰安271000 冠县农业农村局山东冠县252500

以1株分离自泰山的野生菌株ts916为供试材料,依据形态学和rDNA ITS序列分析进行分类鉴定。采用液体摇瓶培养法,以菌丝生物量为主要指标,从5种不同液体培养基中筛选出适宜菌丝生长的液体培养基。结果表明,该野生菌株为花脸香蘑(Lepista s... 详细信息

以1株分离自泰山的野生菌株ts916为供试材料,依据形态学和rDNA ITS序列分析进行分类鉴定。采用液体摇瓶培养法,以菌丝生物量为主要指标,从5种不同液体培养基中筛选出适宜菌丝生长的液体培养基。结果表明,该野生菌株为花脸香蘑(Lepista sordida),适宜其生长的液体培养基配方为马铃薯200 g、葡萄糖20 g、酵母膏3 g、玉米粉20 g、麸皮20 g、KH_(2)PO_(4)3 g、MgSO_(4)1.5 g,加水至1 L,pH自然。菌丝生物量达到2.209 g·100^(-1)mL^(-1)。试验结果为该菌株的进一步驯化选育和综合开发利用提供参考。

关键词：野生花脸香蘑 ITS序列液体培养基

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羊肚菌液体培养基及多糖提取工艺的优化

食品工业 2022年第1期43卷 112-116页

作者：许俊齐谢春芹曹婷凡军民宋金俤江苏农林职业技术学院茶与食品科技学院句容212400

为提高羊肚菌液体培养基中菌丝干重含量,通过单因素试验及正交试验探究碳源、氮源及微量元素对羊肚菌液体培养基的影响。结果表明:葡萄糖及玉米粉添加量均为0.35%,KH_(2)PO_(4)添加量为0.30%,MgSO_(4)添加量为0.25%,蛋白胨及黄豆粉添加... 详细信息

为提高羊肚菌液体培养基中菌丝干重含量,通过单因素试验及正交试验探究碳源、氮源及微量元素对羊肚菌液体培养基的影响。结果表明:葡萄糖及玉米粉添加量均为0.35%,KH_(2)PO_(4)添加量为0.30%,MgSO_(4)添加量为0.25%,蛋白胨及黄豆粉添加量均为0.35%时,羊肚菌菌丝体菌丝干质量平均值为1.57±0.02 g/L,优于其他试验组;在对羊肚菌菌丝多糖提取工艺研究过程中,通过正交试验分析得出,最优组合为提取温度70℃、提取时间70 min、料液比1︰35 (mg/mL),以多糖得率为评价指标,该工艺条件可明显提高羊肚菌菌丝多糖的提取率至4.24%±0.17%。

关键词：羊肚菌液体培养基菌丝干重多糖提取