高效培养螺旋藻封闭式光生物反应器系统的结构单元分析

本文根据螺旋藻工业生产特点和现状及国内外研究动态分析表明，螺旋藻等藻类生物高新技术的产业发展潜力，在很大程度上主要取决于封密式光生物反应器技术的发展。目前，封密式新型光生物反应器的研制已成为螺旋藻大规模培养及基因工程藻类生物工程技术的主要发展趋势及国外研究热点，而在我国，此项研究则刚刚起步。本文通过分析国外研制的光生物反应器系统的结构单元，阐述在这一研究领域的设计思路，主要问题及发展方向。     

在光生物反应器培养螺旋藻中pH值的调控作用分析

在光辐射板式光生物反应器中 ,为实现螺旋藻单藻种群优势生长 ,分析研究了螺旋藻在光生物反应器培养过程中 ,pH值的调控作用。研究结果表明 ,溶液的 pH值不仅显著影响培养基中无机碳源营养基质的离解程度 ,螺旋藻的光合放氧特性 ,而且是控制螺旋藻优势单种培养的必要条件和关键因素 ,当溶液的 pH值控制在 9 0～ 9 5时 ,即使螺旋藻处于低温或营养限制性生长时 ,仍能实现优势单藻种生长     

光质对烤烟苗期幼苗色素含量和光合特性的影响

通过发光二极管(LED)准确获取单色光源,研究了单色光对烤烟幼苗色素含量和光合特性的影响。结果表明:红光、蓝光和绿光处理均会显著降低烤烟苗期幼苗色素含量,而红蓝复合光与对照冷白光差异不显著;红蓝复合光和深红光可提高烤烟苗期幼苗光合作用速率,降低胞间CO2浓度,光合性能优于其他单色光;单色蓝光使烤烟苗期幼苗可溶性蛋白含量显著增加,但降低可溶性糖含量,单色红光显著降低可溶性蛋白含量,但可增加可溶性糖含量,红蓝复合光处理可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均有增加。     

采用不同装置培养螺旋藻的对比研究

该试验在光合自养和混合营养两种条件下,分别采用250 mL摇瓶、5.0 L全自动发酵罐和10.0 L自制光生物反应器培养螺旋藻,以藻体生物量为试验指标,比较细胞在3种装置中的生长情况。结果可知,10.0 L光生物反应器培养效果最好,在光合自养条件下藻体生物量最大为1.277 g/L,比摇瓶和全自动发酵罐培养时分别提高78.6%和61.8%,混合营养条件下最大值为1.715 g/L,比其他两种装置分别提高了6.3%和6.1%。表明自制的光生物反应器能很好地满足螺旋藻细胞生长,且结构简单,操作简便。     

螺旋藻的生物学评价

０　前言螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ）是一类单细胞生物,属于蓝藻门颤藻科,螺旋藻只是其中的一个“属”,约３８种。目前国内外应用于生产的只有两个种：钝顶螺旋藻（ＳＰ．Ｐｌａｔｅｎｓｉｓ）和极大螺旋藻（ＳＰ．Ｍａｘｃｉｍａ）。它是地球上最早出现的产氧的光合原核生物,超微结构和生物化学上很象细菌和高等植物的叶绿体,其藻细胞中仅含不成堆的光合层片（类囊体）,光合作用的电子传递反应和呼吸发生于类囊体内,位于这些膜上的光合色素有叶绿素Ａ（高等植物色素）及水溶性的藻胆蛋白色素、藻蓝蛋白、藻红蛋白及异蓝藻素。因…     

一套简易平行板式光生物反应器的设计及应用研究

设计了一套容积为10.0 L的简易平行板式光生物反应器,其长×宽×高为320 mm×80 mm×390 mm,并设计了相应的光照系统、通气系统及温控系统等。选用钝顶螺旋藻进行培养研究,考察该反应器的培养效果。结果表明：螺旋藻最终干重为1.298 g/L,证明所设计的反应器能很好的满足藻类生长,且培养产率有明显提高。     

藻类光生物反应器的设计及应用研究

根据藻类的生长特点设计了一个容积为10.0L的光生物反应器,其长×宽×高分别为320mm×80mm×390mm。利用该反应器进行螺旋藻培养实验,采用响应面法对其培养条件进行优化研究,建立以藻体干重为响应值,以光照强度、通气量、培养时间和装液量为自变量的二次多项式数学模型。培养条件优化后螺旋藻最终干重为1.298g/L。实验结果表明,所设计的反应器能很好地满足藻类生长,其培养产率也明显提高。     

采用鼓泡柱式光生物反应器培养螺旋藻的研究

鼓泡柱式光生物反应器是一类简单、高效的光生物反应器。本文对鼓泡柱式光生物反应器中影响螺旋藻生长的因素：光强、温度、二氧化碳、气泡、通气速度等以及分批培养生长模型进行了研究。采用有气泡分布器的１．２ｌ，鼓泡柱式光生物反应器分批培养螺旋藻，在光强Ｅ＝１６ｋｌｘ，温度Ｔ＝３０～３３℃，以通气速度Ｖｇ＝４６ｌ／ｈ通入纯净空气时，第５ｄ可达最大细胞干重：３．３ｇ／ｌ。     

模拟微重力效应反应器培养螺旋藻的研究

本实验主要介绍了自制模拟微重力效应反应器(回转器)的工作原理、结构和特征,并用其进行螺旋藻光合自养分批培养,同时与摇瓶和发酵罐式光生物反应器对比。研究结果表明：在接种量为10%、光照强度为4000lx、温度为25℃的条件下培养9d,模拟微重力效应反应器效果最好,细胞干重为0.91g/L,是螺旋藻大规模培养的2.41 倍,并且螺旋藻具有较好的细胞形态。     

葡萄糖对螺旋藻叶绿素及藻胆蛋白含量的影响

研究了葡萄糖对螺旋藻叶绿素和糟胆蛋白含量的影响,结果表明,在混合营养培养过程中,藻胆蛋白并不因混合营养代谢活跃而吸收较多的电子流,而叶绿素反而因光合作用系统Ⅰ(PSⅠ)加强,吸收较多光能,体现在色素积累量上即为混合营养分批培养中叶绿素较光合自养含量高,而藻胆蛋白基本没有多大的变化.     

不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长的影响

采用蓝、黄、红色发光二级管(LED)作为发光光源对日光温室烟苗补光, 以不补光为对照,研究了不同光质LED补光对日光温室内光环境及烟苗生长的影响。结果表明:蓝色LED补光、黄色LED补光和红色LED补光均显著增加日光温室内的光能,改变温室内的光质,调控温室内烟苗的生长。蓝色LED补光显著提高温室内400～510nm波段的光能和所占比例,烟苗茎粗、干质量、根冠比和壮苗指数最大,显著大于对照和其他处理,但株高最低。黄色LED补光显著提高温室内510～610nm波段的光能和所占比例,烟苗株高较高。红色LED补光显著提高温室内610～720nm波段的光能和所占比例,烟苗光合速率最高,株高显著高于对照和蓝色LED补光处理,干质量、根冠比、壮苗指数显著大于对照和黄色LED补光处理。该研究结果为烤烟育苗温室内LED补光光质的选择及烟苗生长的调控提供依据。      

钝顶螺旋藻藻蓝蛋白提取和纯化工艺研究进展

藻蓝蛋白不仅是藻类的主要捕光色素蛋白，而且具有重要的开发利用价值。钝顶螺旋藻是藻蓝蛋白提取纯化的主要来源。简要介绍了螺旋藻和藻蓝蛋白的主要应用前景，综述了近些年从钝顶螺旋藻中提取和纯化藻蓝蛋白工艺的进展和现状，列举并比较了一些主要的提取和纯化方法。     

基于统计学和营养学的三种藻粉蛋白质营养价值评价与方法分析

采用主成分分析法、模糊识别法、氨基酸含量比值法和氨基酸比值系数法,分析了丝路寒旱区的小球藻、螺旋藻和杜氏盐藻藻粉蛋白质的营养价值,并对4种分析方法进行了比较。结果表明:丝路寒旱区的小球藻、螺旋藻和杜氏盐藻藻粉蛋白含量差异显著(P<0.05),以小球藻藻粉蛋白含量最高为70.77 g/100 g·DW,且均含有17种氨基酸,包括除色氨酸外的7种人体必需氨基酸,必需氨基酸占总氨基酸的质量分数均接近FAO/WHO氨基酸模式谱。三种藻粉蛋白质的贴近度分别为0.879、0.982和0.906;第一限制氨基酸均为甲硫氨酸;氨基酸比值系数分由高到低为小球藻（82.89）>螺旋藻（81.78）>杜氏盐藻（74.46）。主成分分析提取出4个主成分,累计方差贡献率为98.305%,可较好反映藻粉蛋白质氨基酸综合品质。综合四种评价方法的特点,氨基酸比值系数法和模糊识别法均对蛋白质中必需氨基酸从生物吸收的角度开展分析,但就计算方法而言,氨基酸比值系数法更严谨。本研究中模糊识别法与主成分分析法的结果虽然是一致的,但采用主成分分析法分析蛋白质中代表性氨基酸种类可能更好些。FAO/WHO推荐的蛋白质E/N和E/T值分析法,仅关注的是必需氨基酸的量,没考虑生物吸收必需氨基酸的特点。综上,丝路寒旱区三种藻粉蛋白质的营养价值依次为小球藻>螺旋藻>杜氏盐藻。     

螺旋藻富碘培养效果及现状

螺旋藻生长速度快,培养方便,具有较强的富集金属离子的能力,可将无机碘转化为人体易吸收的有机碘,从而获得富含有机碘的螺旋藻,提高螺旋藻的品质和开发高附加值产品.该文从螺旋藻的富碘机理入手,简要介绍了螺旋藻的富碘效果及研究现状.     

关键环境因子对螺旋藻营养元素生物积累及有机化程度的影响

以钝顶螺旋藻为研究对象,通过在培养液中分别添加钙铁锌硒离子并结合调节螺旋藻细胞的生长环境条件以达到以上四种营养元素最大积累的目的,并对其在细胞内的有机化程度进行研究。结果表明:与对照组相比,当温度为20 ℃、光照12 kLux、pH8.5时,钙积累量提高了97%,螺旋藻钙总含量和其有机化程度分别达到18.21 mg/g、84.17%;当温度为30 ℃、光照4 kLux、pH10.5时,铁积累量提高了175%,螺旋藻铁总含量和其有机化程度分别达到1634.34 ppm、89.98%;当温度为30 ℃、光照8 kLux、pH8.5时,锌积累量提高了87%,螺旋藻最高锌含量和有机化程度分别达到88.30 ppm、58.28%;当温度为30 ℃、光照12 kLux、pH9.5时,螺旋藻中硒元素总含量及有机化程度分别为1011.00 ppm、70.54%。因此,在以环境调控为基础,同时配合增加外源培养液浓度的培养条件下,能够使得螺旋藻钙、铁、锌、硒四种矿物质营养离子积累量大大增加。     

乳酸菌发酵对螺旋藻主要功效成分影响的初步研究

为研究乳酸菌发酵对螺旋藻功效成分的影响,本研究选用植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌和凝结芽孢杆菌分别对螺旋藻进行发酵处理(发酵条件为37℃,72 h),分析了四种乳酸菌发酵处理后的螺旋藻发酵上清液和发酵固形物醇提液的主要功效成分的含量变化,并对其进行了抗氧化活性测定。研究表明,利用各菌种进行螺旋藻发酵后的上清液中总酚含量显著增加(P<0.05),其中植物乳杆菌处理增幅最高可达39.8%;干酪乳杆菌处理上清液中总黄酮含量显著增加(P<0.05),增幅为41.3%;不同菌种发酵固形物醇提液中总酚、藻蓝素和类胡萝卜素含量显著下降(P<0.05),其中总酚下降幅度为22.5%~30.1%,藻蓝素为97.5%~99.5%,类胡萝卜素为86.9%~94.5%,然而发酵上清液对DPPH·的清除能力提高了5.6%~6.5%,发酵固形物醇提液对DPPH·的清除能力提高了7.4%~8.3%,表明发酵过程中可能产生了新的抗氧化成分。此外,不同菌种之间发酵上清液和固形物的主要活性成分和抗氧化活性均具有明显差异,表明乳酸菌菌种对于螺旋藻发酵代谢产物具有重要影响。     

Cr(III)在钝顶螺旋藻中的生物富集及其对螺旋藻生长的影响

本实验研究了钝顶螺旋藻对Cr(III)的吸收和生物转化以及Cr(III)对钝顶螺旋藻的生长影响,用ICP-MSHPLC对无机Cr(III) 经钝顶螺旋藻吸收后的存在价态进行了分析。结果表明,钝顶螺旋藻对Cr(III)具有良好的富集和生物转化能力,在本实验中总铬富集量可达到173.17mg/g,有机化程度可高达96.99%。ICP-MS-HPLC 分析结果表明没有有毒的Cr(VI)的产生。此外,干重测定结果显示低浓度的Cr(III) (< 234.38 × 10-6g/g)促进钝顶螺旋藻的生长,高浓度的Gr(Ⅲ)(> 234.38 × 10-6g/g)则抑制共生长,并导致钝顶螺旋藻形态异常。在一定范围内钝顶螺旋藻能高效富集Cr(III),可作为安全营养的保健食品;钝顶螺旋藻抗高Cr(III)压,吸附高浓度Cr(III)的能力使其可用于环境中Cr(III)污染的去除。     

一种新型稀土光转换剂的合成及其对烤烟光合作用的影响

为提高农用塑料薄膜对光能的利用率,采用相转移催化法合成了2-辛基-1,3-二苯基-1,3-丙二酮及其Sm配合物(C1)———光转换剂,用IR、EA和1HNMR对C1进行了表征,并对C1与聚乙烯(PE)的相容性以及含C1的PE薄膜对烤烟品种K326、RG11和GB-1光合作用的影响进行了试验。结果表明,C1与PE具有较好的相容性;C1及其在PE薄膜中能在波长650nm处光致发光,该波长与植物光合作用所需的光波长643nm和660nm相近;在PE农膜中适量加入Cl可促进烟叶叶绿素的合成,从而提高了烤烟整体的光合效率。