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。     

螺旋藻培养条件响应面法优化的研究

本研究设计了用于螺旋藻培养的新型气升式光生物反应器,并用响应曲面法对其培养条件进行优化。试验选取影响螺旋藻生长的四个关键因素即光照强度、通气量、培养时间和接种量,并对其最佳水平范围进行研究,建立了以藻体干重为响应值的二次多项式方程。试验结果表明,四个因素对藻体生长的影响大小依次为光照强度、培养时间、装液量、通气量;对方程解逆矩阵可知,当光照强度、通气量、培养时间和接种量分别达最佳水平4400lx、212.2L/h、8.8d和7.2L时,DW最大值为1.277g/L。     

螺旋藻混合营养培养基响应面法的优化研究

本实验利用自制的光生物反应器进行螺旋藻混合营养培养,分别采用单因子试验和因子分析设计对添加的混合营养成分进行筛选。结果表明,影响螺旋藻生长的主要因子是葡萄糖、硝酸铵和VB1。利用响应面法(RSM)对上述三个显著因子的最佳水平范围进行研究,并建立以藻体干重(DW)为响应值,以葡萄糖、硝酸铵和VB1为自变量的二次多项式数学模型。最后对光照强度和营养成分的不同补加周期进行优化研究,最终藻体干重为1.822g/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。     

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。     

采用5.0L全自动发酵罐进行钝顶螺旋藻培养的研究

采用5.0L全自动机械搅拌式发酵罐作为培养装置,分别进行了钝顶螺旋藻光合自养和混合营养培养研究。通过测定最终藻体细胞中藻体干重(DW)、藻胆蛋白和叶绿素a等成分,可知混合营养条件下,藻体干重比光合自养培养时提高104.75%,但藻胆蛋白和叶绿素a的含量分别降低13.5%和18.2%。在此基础上,进行了螺旋藻混合营养条件下半连续培养研究,结果表明藻体干重比采用混合营养分批培养时提高38.05%,而藻胆蛋白和叶绿素a的含量则分别降低3.76%和1.75%。从最终培养结果可知,利用光生物反应器对螺旋藻进行规模化半连续培养是一种可行的培养方式。      

微藻培养生产多不饱和脂肪酸研究进展

综述了利用微藻培养生产多不饱和脂肪酸的研究进展。在藻种筛选、培养条件优化、反应器设计和培养方式等方面都进行了广泛的研究,筛选出多不饱和脂肪酸和高产藻株,对筛选出的藻株进行培养基组成和环境因子等方面的优化,设计出利于各种藻类培养生产多不饱和脂肪酸的反应器,在培养方式上着重从藻类的异养培养方面进行探索,以进行高细胞密度培养大规模生产多不饱和脂肪酸     

生长因子对螺旋藻混合营养生长及藻胆蛋白含量影响的研究

本文考察了维生素B12(VB12)、精氨酸(Arg)和萘乙酸(NAA)三个生长因子对螺旋藻混合营养培养的影响,并对藻体干重(DW)及藻胆蛋白(PCP)的含量进行检测。实验结果表明:VB12对螺旋藻生长以及藻胆蛋白的积累均有较大影响,NAA对螺旋藻生长影响较大,而Arg对螺旋藻中藻胆蛋白含量影响较大;在单因素实验的基础上,利用响应面法(RSM)确定三个生长因子的最佳水平:VB12、Arg和NAA水平配比为0.08、45、0.3mg/L,此时藻体干重与藻胆蛋白含量分别增加了20.2%和31.9%;以VB12、Arg和NAA为自变量,建立了藻体干重和藻胆蛋白为响应值的二次多项式数学模型。     

一株植物乳杆菌高密度培养的研究

通过单因素实验、Plackett-Burman法、最陡爬坡试验对分离自内蒙古传统发酵乳制品中高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌NDC75017培养基成分及培养条件进行优化研究。确定影响菌体生长的显著因素为葡萄糖、硫酸锰、柠檬酸氢二铵。利用Box-Behnken设计确定了植物乳杆菌NDC 75017的增殖培养基配方。结果表明,菌体在最优条件下进行培养,活菌数可达6.48×1010mL-1。细胞干重可达3.93 g/L。     

用CO2饱冲氢氧化钠替代碳酸氢钠培养螺旋藻的研究

用CO2饱冲NaOH代替NaHCO3培养螺旋藻可开辟一种新的培养方法,同时也可考虑把此种方法应用于含碱液的废水处理,治理环境污染。其方法是用CO2饱冲NaOH培养螺旋藻的生长状况与用NaHCO3培养螺旋藻的生长状况作比较判断其是否可行。结果如下:螺旋藻的光合自养培养和用CO2饱冲NaOH代替NaHCO3的光合自养培养所获得的细胞干重分别为0.96g/L和0.94g/L;螺旋的藻混合营养培养和用CO2饱冲NaOH代替NaHCO3的混合营养培养所获得的细胞干重分别为1.48g/L和1.46g/L;螺旋藻的光合自养培养的回收培养和用CO2饱冲NaOH代替NaHCO3的光合自养的回收培养所获得的细胞干重相同;而且螺旋藻的混合营养培养的回收培养和用CO2饱冲NaOH代替NaHCO3的混合营养的回收培养所获得的细胞干重也基本相同。这说明用CO2饱冲氢氧化钠代替NaHCO3培养螺旋藻是完全可行的。而且,用CO2饱冲氢氧化钠代替NaHCO3外加葡萄糖混合营养来培养螺旋藻是一种更有效的方法。     

一种葡萄酿酒活性干酵母简便制备法

酿酒活性干酵母是葡萄酒的关键辅料，实验以筛选自乌海地区的优良酿酒酵母wh-2-8为试验材料，建立了基于“摇瓶-烘箱”的酿酒活性干酵母简便制备技术体系:摇瓶阶段通过补加碳源和控制发酵过程pH的方式维持酿酒酵母的生长，干燥阶段选择了最常见的酵母菌体的干燥设备——鼓风干燥箱，选择海藻糖作为干燥保护剂。研究结果表明，培养最佳条件为:YEPD为发酵培养基、摇床转速250 r/min、培养温度30 ± 1 ℃、间歇补料维持葡萄糖在20 g/L、pH 5～6，发酵时长55 h；菌体干燥条件为:保护剂海藻糖添加量8%、鼓风干燥温度36 ℃、干燥时间12 h。利用上述优化的技术平台，可获得酵母最大干重达17.80 g/L，活菌率达71%的酿酒活性干酵母。所制备干酵母的发酵试验结果表明，在该条件下制得的干红葡萄酒残糖小于4 g/L，酒度达12%（V/V）以上，挥发酸远低于国家标准（1.2 g/L），具有良好的葡萄酒发酵性能。     

灵芝多糖液体发酵条件的优化和pH控制策略的研究

以韩国灵芝为发酵菌种,以灵芝多糖、菌丝干重为指标,研究了非营养因子对灵芝发酵的影响。通过单因素实验确立了摇瓶培养灵芝的最佳pH为6.0、装液量100mL/250mL、接种量10%和培养时间5d。在10L发酵罐中,恒定pH为4.19比恒定pH为5.0和分段控制pH为5.0和4.19灵芝多糖产量更高,达1.64g/L,菌丝干重为7.13g/L。     

Long-term outdoor cultivation by perfusing spent medium for biodiesel production from Chlorella minutissima

A unique perfusion process was developed to maintain high concentrations of marine alga, Chlorella minutissima. This method is based on recycling cells by continuous feeding with warm spent sea water from nuclear power plants, which has very similar properties as sea water. A temperature of at least 30 °C in a 200 L photo-bioreactor was maintained in this system by perfusion of the thermal plume for 80 days in the coldest season. The maximum cell concentration and total lipid content was 8.3 g-dry wt./L and 23.2 %, w/w, respectively, under mixotrophic conditions. Lipid production was found to be due to a partially or non-growth related process, which implies that large amounts of biomass are needed for a high accumulation of lipids within the cells. At perfusion rates greater than 1.5 L/h, the temperature of the medium inside the reactor was around 30 °C, which was optimal for cell growth. For this system, a perfusion rate of 2.8 L/h was determined to be optimal for maintaining rapid cell growth and lipid production during outdoor cultivation. It was absolutely necessary to maintain the appropriate perfusion rate so that the medium temperature was optimal for cell growth. In addition, the lipids produced using this process were shown to be feasible for biodiesel production since the lipid composition of C. minutissima grown under these conditions consisted of 17 % (w/w) of C₁₆ and 47% (w/w) of C₁₈. The combined results of this study clearly demonstrated that the discharged energy of the thermal plume could be reused to cultivate marine alga by maintaining a relatively constant temperature in an outdoor photo-bioreactor without the need for supplying any extra energy, which could allow for cheap production of biodiesel from waste energy.     

响应面法优化葡糖醋杆菌产细菌纤维素的发酵工艺

为提高葡糖醋杆菌生产细菌纤维素的产量,采用Plackett-Burman实验设计和Box-Benhnken Design相结合,对红薯酶解液、起始pH值、装液量等因素进行了研究,优化了产细菌纤维素的发酵工艺.实验结果表明,产细菌纤维素的最佳工艺为:红薯酶解液质量浓度50 g/L、起始pH值6.0、装液量50 mL/(250mL).该工艺条件下得到的细菌纤维素绝干质量(折算成质量浓度)达到4.80g/L,比优化前产量2.20 g/L提高了118％.     

蛹虫草液体培养条件的优化

在摇瓶培养条件下,研究了不同的培养条件对蛹虫草液体培养的影响。试验结果表明,蛹虫草液体培养的最适培养条件为:温度25℃,初始pH值为6.5,装液量120mL/250mL,振荡频率160r/min,菌种种龄5d,可得到最大菌丝球干重为17.03g/L。     

分批补料高密度培养米根霉As3.819产L-乳酸的研究

采用分批补料方式对米根霉As3.819高密度培养产L-乳酸的效果进行研究。摇瓶实验确定的最佳培养条件为：接种量5%、接种时间24h、装液量40%、补料液中葡萄糖与硫酸铵的质量比为20:1。罐发酵的最佳补料方式为葡萄糖浓度反馈流加。通过流加培养获得了较高的菌体密度,菌体干重达18.45g/L;重复发酵5批次,产L-乳酸效率达2.25g/L·h;菌体干重和产酸效率较分批培养分别提高了92.9%和82.9%。     

冬虫夏草菌CS.SYSU-Ⅱ深层发酵条件的优化

以菌丝体干质量为评价指标,对冬虫夏草菌(Cordyceps sinensis) CS.SYSU-Ⅱ在5 L发酵罐中的发酵条件进行优化。在单因素试验基础上,选取搅拌转速、通气量和装料系数,采用3因素3水平的正交设计试验,得出最佳发酵条件并验证,最后扩大至20 L发酵罐。结果表明,冬虫夏草菌CS.SYSU-Ⅱ在5 L发酵罐中培养6 d的最佳发酵条件为搅拌转速220 r/min、通气量2.0 vvm和装料系数60%,在此条件下进行验证试验,菌丝体干质量能达到(19.85±0.52) g/L。扩大至20 L发酵罐,可得菌丝体干质量为(16.78±0.06) g/L,发酵结果能达到5 L发酵罐的85%。通过比较摇床与5 L发酵罐的生长曲线,发现pH值能反映菌丝体干质量的变化趋势,可将pH值的变化规律作为发酵结束的判断依据。     

一株冬虫夏草菌的液态发酵条件研究

以菌丝体干质量、胞内多糖含量及腺苷含量为评价指标,研究了一株冬虫夏草菌的液态发酵条件。确定利用葡萄糖蛋白胨液体培养基发酵生产菌丝体、胞内多糖及腺苷的最佳条件为装液量100 mL/500 mL,接种量3%,温度24 ℃,培养时间4 d,摇床转速140 r/min;试验得菌丝体干质量为17.232 g/L;胞内多糖含量为78.34 mg/g;腺苷含量为633.7 μg/g。