مدل‌کردن و بهینه سازی سنتز آنزیمی کافئیک اسید فن اتیل استر با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک

Abstract

در این تحقیق، واکنش کافئیک اسید و 2- فنیل اتانول در حضور لیپاز تثبیت شده از مخمر آنتارکتیکا (نووزیم 435) به منظور تولید کافئیک اسید فن اتیل استر در سیستم ایزواکتان با استفاده از روش‌های شبکه عصبی مصنوعی و ژنتیک الگوریتم مدل سازی و بهینه گردید. بدین منظور ازیک طرح مرکب مرکزی چرخش پذیر با 4 متغیر و 5 سطح جهت مدل کردن واکنش آنزیمی به کمک شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. متغیرهای مستقل شامل دما، زمان، نسبت مولی سابستریت‌ ها و مقدار آنزیم بوده؛ در حالیکه درصد تبدیل مولی کافئیک اسید به استر به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شد. از الگوریتم لونبرگ- مارکوارت جهت آموزش شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. بنابراین ابتدا مدل سازی توسط شبکه عصبی مصنوعی و با کمک الگوریتم لونبرگ– مارکوات انجام گرفت. بهترین مدل شامل یک شبکه با 4 ورودی، 10 نورون در لایه مخفی و 1 خروجی است (1-10-4). پس از مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی، از الگوریتم ژنتیک جهت بهینه‌ سازی مدل استفاده شد. شرایط بهینه عبارت بودند از: زمان 60 ساعت، دما 69 درجه سانتیگراد، نسبت مولی سابستریت ‌ها 73:1 ( کافئیک اسید: 2-فنیل اتانول) و مقدار آنزیم PLU 322 مقدار واقع و پیش ‌بینی شده درصد تبدیل مولی کافئیک اسید به استر در این شرایط به ترتیب 98.12 و 100.54 بودند.