光生物反应器连续培养盐藻的研究

10L容积的光生物反应器外观设计为三层框架式结构 ,螺旋管光照单元为 16个。利用此反应器对盐藻进行了连续培养试验。通过逐渐增大稀释率的方法 ,测定培养过程中生物量和 β -胡萝卜素产量的变化情况 ,最终确定此光生物反应器连续培养过程中的最适宜采收量为 1.5L/d左右     

10L容积光生物反应器批次培养盐藻的初步研究

设计和制作了容积为 1 0L的螺旋管式光生物反应器 ,螺旋管光照单元为 1 6个 ,光照比表面积增大为 95m- 1,反应器外观设计为 3层框架式结构 ,缩小了占地面积。用此光生物反应器进行了盐藻的批次培养试验 ,确定批次培养的最佳接种量为OD6 30 =0 1 5 ,最佳藻液循环流量为 63 0mL/h ,并对此光生物反应器批次培养的生长情况和 β 胡萝卜素产量进行了数学曲线拟合 ,生物量近似为一次曲线CX =0 0 91 9+0 0 3 64t;β 胡萝卜素产量近似为二次曲线CX =0 3 848t2 -1 1 693t+1 73 3 8。     

光生物反应器连续培养盐藻的研究

10L容积的光生物反应器外观设计为三层框架式结构，螺旋管光照单元为16个。利用此反应器对盐藻进行了连续培养试验。通过逐渐增大稀释率的方法，测定培养过程中生物量和β-胡萝卜素产量的变化情况，最终确定此光生物反应器连续培养过程中的最适宜采收量为1．5L／d左右。     

户外管式光生物反应器培养发状念珠藻细胞

采用液体悬浮培养方式,实现了户外条件下160 L和300 L管式光生物反应器(φ50和φ110)对发状念珠藻细胞的培养,培养液pH通过酸度在线控制系统控制在8.0~8.5之间,管道内藻液流速为0.2~0.3 m/s。培养液温度通过淋水装置控制在25~28℃。在光照充足条件下,经过8d培养,160 L管式生物反应器中发状念珠藻的生物量OD420值由0.325增加至0.907,300 L管式光生物反应器的生物量OD420值由0.37增加至0.533,而室内气升式光生物反应器OD420值由0.306增加至0.775。通过与室内80 L气升式光生物反应器培养对比发现,管式光生物反应器最终收获的发状念珠藻藻粉中蛋白质含量为46.8%,荚膜多糖含量为17.8%,均高于室内气升式光生物反应器深层液体悬浮培养下的37.8%和5.6%。结果表明,发状念珠藻细胞适于户外管式光生物反应器条件下的培养。     

简易气升光生物反应器发状念珠藻培养研究

利用5 L的玻璃抽滤瓶作为光生物反应器对发状念珠藻细胞进行开放及封闭式培养,考察了光强随细胞密度和光路长度的衰减变化.研究了光照强度,光照周期、pH、通气量对发状念珠藻细胞生长和胞外多糖产量的影响.结果表明,发状念珠藻生物量和胞外多糖产量均随着光照强度和通气量增加而提高.此光生物反应器能用于对发状念珠藻开放和封闭式培养,但封闭式培养更利于发状念珠藻生长及胞外多糖的产生.在光照强度60 μmol·m-2·s-1,pH 9.0,通气量0.7VVM的24 h全光照条件下进行封闭式培养,生物量和多糖产量达到最高,分别为1.7 g/L和89.32 mg/L.本研究为采用低成本、易维护的简易装置进行发状念珠藻大规模培养提供了参考依据.     

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。     

高产虾青素的雨生红球藻胁迫条件和中试研究

探究雨生红球藻在不同培养条件和规模下积累虾青素的情况,结果表明在缺氮、光强6 000~8 000Lux、装液量100 m L/500 m L三角瓶的条件下虾青素含量可达藻细胞干重的(4.20±0.19)%,质量浓度为(59.23±2.13)mg/L。平板式光照生物反应器中试实验表明,绿色营养阶段在室内和半室外培养时,培养液中的生物量可达到0.88 g/L与1.04 g/L,进入稳定期前生产率分别为0.048 5 g/(L·d)和0.057 1 g/(L·d),红色胁迫阶段在半室外的培养条件下生物量可达到1.17 g/L,藻细胞中虾青素含量为1.49%,单位体积虾青素产量为17.49 mg/L,虾青素生产率为1.05 mg/(L·d)。     

不同诱导条件强化佐夫色绿藻积累虾青素

佐夫色绿藻具有多种营养生长方式且可以在诱导条件下合成虾青素,是一种藻源天然虾青素生产的新型替代微藻。本研究系统探讨了以醋酸钠为碳源时,醋酸钠浓度、补料方式、p H以及乙醇对色绿藻积累虾青素的影响,并在室外300L管道光生物反应器中对上述优化的诱导条件进行放大验证。结果表明:采用2.5 g/L醋酸钠、每6 d补加2.5 g/L醋酸钠、培养基p H控制在6.5～8.3和添加2%乙醇时,虾青素的含量最高为3.71 mg/g,较优化前的虾青素的含量提高了31.71%,产量为5.37 mg/L。在室外300 L管道光生物反应器中,其最高虾青素含量和产量分别为3.44 mg/g和1.10 mg/L。本研究采用不同诱导条件强化佐夫色绿藻胞内虾青素的积累,验证了佐夫色绿藻在户外光生物反应器规模诱导培养以生产虾青素的可行性。     

利用膜光生物反应器培养和预采收钝顶螺旋藻的条件

为降低钝顶螺旋藻培养和采收成本,利用膜光生物反应器(MPBR)进行钝顶螺旋藻培养和预采收的条件研究实验。实验结果表明:当生物量达到1.8 g/L时可进行微藻采收;初始藻液质量浓度为1.828 g/L时,MPBR中最大体积浓缩系数为2,最佳稀释率为0.08 d-1,藻产品质量浓度可达3.319 g/L;获得1 g微藻生物量,MPBR中可节约水、氮、磷的量分别为0.301 L、0.248 g、0.053 g。与传统光生物反应器(PBR)相比,MPBR能够降低微藻培养和采收的成本。     

营养元素对盐藻养殖及β-胡萝卜素产率的影响

盐生杜氏藻（Dunaliella Salina，简称盐藻）的养殖在世界范围内比较热，是因为它可以产生具有抗氧化作用的物质——β-胡萝卜素。盐藻体内β-胡萝卜素的积累受许多因素的影响，其中微量元素是一种重要因素。通过实验总结出了对盐藻生物量（9.1mg/L、100mg/L、82mg/L、28.8μg/L、1.12mg/L）和β-胡萝卜素产量（3.6mg/L、40mg/L、132mg/L、12μg/L、0.21mg/L）来说P、Mg、N、Zn、Fe等元素最佳添加量。     

大规模封闭式光生物反应器培养小球藻效果试验

在海南室外进行吨级光生物反应器中培养小球藻试验。当地藻种最高藻细胞密度达到27.45×107cell/mL,每天采收培养水体30%,平均日产量达到0.378 g/L.d细胞干重。北方藻种最高藻细胞密度达到3.38×107cell/mL,细胞干重达到1.44 g/L.d。     

动态膜生物反应器-混凝工艺处理草浆中段废水

采用动态膜生物反应器(DMBR)-混凝工艺对草浆造纸中段废水进行处理。结果表明,DMBR内的生物动态膜约在反应器运行60min后形成。在污泥浓度为10g/L、水力停留时间24h、进水CODCr1344mg/L、进水木素为390mg/L时,DMBR出水CODCr和木素分别平均为260mg/L和192mg/L。投加PAC对动态膜生物反应器出水进行混凝处理,当PAC用量为0.54g/L时,混凝处理出水的CODCr和木素平均为117mg/L和63mg/L。DMBR反冲洗后,反应器内生物动态膜的再生需要30min完成,稳定运行过程中DMBR的反冲洗周期能够稳定在29h以上。     

夏季室外光生物反应器培养Chlorella sorokiniana

搭建了一个6 L容积曝气型垂直柱光生物反应器,在6—8月期间置于室外屋顶运行,旨在考察夏季室外培养微藻Chlorella sorokiniana的可行性。室外培养时,若p H超过8.5,微藻会出现明显絮凝沉淀现象。太阳光入射到反应器的高达(1 700±137)μmol/(m2·s)的光照强度带来的光抑制作用及随之引起的超过48℃的高温,对微藻细胞的损伤造成了室外培养的抑制现象。当培养液温度超过40℃时,Chlorella sorokiniana几乎不能生长。在反应器周围放置金属镀层反射隔热膜反射板,可以减少(42.21±4.7)%的光照强度,使培养液温度下降2~4℃,但晴天时光照强度仍然可达900μmol/(m2·s)以上,光抑制作用不能很好被解除。为实现微藻在室外反应器中可持续地快速增长,仍需进一步采取措施减弱光照强度。     

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。     

光合细菌ZY2159菌株发酵生产类胡萝卜素研究

本研究探讨了发酵培养条件对红杆菌类胡萝卜素突变株ZY2159菌株细胞生长与类胡萝卜素生物合成的影响。结果表明,在温度30℃,光照2000lux,接种量10%,70%装样量,Fe3+为15mg/L条件下,在5L发酵罐培养ZY2159菌株6d可以获得最大生物量和最高类胡萝卜素生物合成量,菌体得率为15.4g/L,类胡萝卜素产量达50.9mg/L。HPLC色素分析显示,该菌株产β-胡萝卜素,占类胡萝卜素总量的22.3%。     

黏红酵母离子注入诱变及其发酵产生β- 胡萝卜素条件的研究

利用低能N+ 注入黏红酵母高压突变株G-39,经筛选获得高产β- 胡萝卜素的离子诱变株GL-5,其β- 胡萝卜素产量由出发菌株的9.64mg/L 提高到17.36mg/L,增加了80.08%。通过均匀设计试验法,初步确定了诱变株GL-5 的β- 胡萝卜素发酵最适条件(葡萄糖40g/L、蛋白胨30g/L、酵母膏10g/L、番茄汁3ml/L、核黄素0.5mg/L、初始pH6.0、摇瓶装量50ml/250ml、接种量50ml/L),使其β- 胡萝卜素产量进一步由17.36mg/L 提高到34.21mg/L,比对照增加了98.09%。这表明,离子诱变株GL-5 是一株优良的高产β- 胡萝卜素突变株,离子注入对该菌种具有良好的诱变效果。     

螺旋藻的光生物反应器高密度培养

利用自制的光生物反应器对螺旋藻的生长进行了研究。结果表明 :光照强度和液体循环速度对藻体细胞的生长有极显著的影响 ,培养温度对生长有显著的影响 ;通过流加和碳源的供给形式的改变等培养条件和培养工艺的改进使藻体的生长速率、生物量产率和生物量产量分别达到了 0 .4 1 1 /d、3 2 .2 5g/m2 · d和 3 .93 g/L的水平 ,最大生长速率达到了0 .566/d。     

下喷式液泵型生物反应器与通用发酵罐K_Lα对比及应用

下喷式液泵型生物反应器作为一种新型高效环流反应器,日益受到有关科研工作者的关注.测试了20L下喷式液泵型生物反应器在不同通风比(0.462,0.615,0.846)和不同循环液速(2.71,2.38,2.01,1.64L/min)下容积氧传递系数K_La的变化规律,并与3L搅拌式生物反应器BioFlo110作对比试验,找到一组能使两个反应器有相近容积氧传递系数(K_La≈173.2h~(-1))的操作条件.试验了_β-葡聚糖酶产生菌黑曲霉315(Aspergillus niger 315)在该反应器内的发酵代谢情况,并与3L搅拌式生物反应器BioFlo110作对比,试验结果表明该反应器产酶效率优于后者,且发酵时间缩短了6h,大幅度节省了能耗.     

应用渗透膜高密度培养富硒螺旋藻

应用透析袋(OT法)组装光生物反应器,与鼓泡式生物反应器(AB法)和摇瓶(SB法)进行对比实验,探讨利用渗透膜建立高密度培养富硒螺旋藻(Se-SP)方法的可行性。称质量法监测并推算藻细胞生长率和最大生物量,荧光光度法测定Se-SP及其培养液中硒含量和形态变化,分光光度法检测Se-SP中总蛋白(TP)、藻蓝蛋白(PC)、叶绿素a(Chla)、总胡萝卜素(Caro)、水溶性多糖(SPS)及巯基(-SH)含量等主要营养构成,培养液中无机碳(IC)和有机溶解碳(DOC)的含量采用自动分析仪测定。结果发现：OT法培养Se-SP的最大生物量可达9.6g/L,是AB和SB方法培养的3～5倍,其中有机硒转化率及TP、PC、Chla、SPS和-SH等主要营养成分的含量均有明显提高。相应地,培养基中 IC剩余减少, DOC无明显累积。结果提示,OT法可实现Se-SP高密度培养,并有望获得优质Se-SP产品,其优势体现在高细胞增殖速率、高有机硒转化率、高无机营养源消耗率和低有机碳的积累,便于培养液的再生利用,减少废液污染。     

微藻的平板式光生物反应器高密度培养

在平板式光生物反应器中对微藻Parietochlorisincisa进行了放大培养。结果表明 ,通气速率和培养密度对藻体细胞的生长速度有直接的影响 ;并且其最适培养密度和细胞生物量产率随着通气率的增加而增加。当通气率从 70 0mL/L增加到 3 0 0 0mL/L时 ,该微藻的最适培养密度从 0 85 g/L提高到了 2 5lg/L ,其培养密度、单位体积和单位面积的细胞生物量产率也分别达到了 4 65 g/L、0 3 g/ (L·d)和 3 4 7g/ (m2 ·d)。在相对稳态的半连续培养模式下 ,通气率与采收率对藻体细胞的生长也有很大的影响 ;其细胞生物量的产量和产率随着采收率的增加而增加 ,当采收率为 2 0 %时达到最大值。在通气率为 190 0mL/L、采收率为 2 0 %的条件下 ,微藻细胞的培养密度达到了 5 15 g/L ;其单位体积和面积的细胞生物量产率分别提高到了 0 73 g/ (L·d)和 70 1g/ (m2 ·d)。