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.     

发状念珠藻胞外多糖的抑菌与抗炎作用

采用BG-11培养液,悬浮培养发状念珠藻,提取发状念珠藻胞外多糖。通过测滤纸片周围抑菌圈直径大小,研究发状念珠藻胞外多糖抑菌作用;通过研究发状念珠藻胞外多糖对二甲苯致小鼠耳肿胀的影响及对角叉菜胶致小鼠足跖肿胀的影响,探究它的抗炎性能。结果表明,发状念珠藻多糖在一定的质量浓度范围内对研究的几种细菌及青霉和红曲霉都有一定的抑菌作用,而对根霉无抑制作用;其能够有效缓解二甲苯和角叉菜胶引起的小鼠耳部与足部炎症。发状念珠藻胞外多糖具有一定的抑菌抗炎性。     

小型螺旋管式光生物反应器培养盐藻的研究

遵循光生物反应器设计的普适原则试制了 1L容积的新型玻璃螺旋管式光生物反应器 ,设计了玻璃螺旋管内嵌日光灯的光照单元。光生物反应器培养和室外同体积培养的对比试验结果表明 ,在培养末期 ,小型螺旋管式光生物反应器的藻细胞生物量比对照高出 5 0mg/L ;β -胡萝卜素产量高出 10mg/L。光生物反应器培养在生物量和 β -胡萝卜素累积量上均优于室外自然条件下的培养。     

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。     

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。     

NaHCO_3对发状念珠蓝细菌光合作用及生长的影响

研究不同浓度的NaHCO3对液体悬浮培养发状念珠蓝细菌（Nostoc flagelliforme）生长,光合作用以及营养盐吸收的影响。在BG-11培养基中培养15d,结果表明,添加NaHCO3浓度为15mmol/L时,对发状念珠蓝细菌细胞生长有明显的促进作用,细胞生物量达到1.03g/L,胞外多糖含量为43.23mg/L,与空白对照（不加NaHCO3）相比分别提高了28%、52%,吸收NO3-和PO34-为0.91g/L、6.30mg/L。对数生长期时,真正的光合速率（净光合速率与呼吸速率之和）为103.84μmo（lO2）（/mg（Chl）.h）,与空白对照相比,提高39%。随着添加NaHCO3浓度升高,反而抑制了发状念珠蓝细菌细胞的光合作用以及生长。由此可知,培养基中加入适量NaHCO3能够促进发状念珠蓝细菌细胞生长。     

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     

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)。     

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。     

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。     

硝酸钠对发状念珠蓝细菌生长的促进作用

研究了添加不同浓度的藻类培养常用无机氮源NaNO,对发状念珠蓝细菌生长、光合速率、胞外多糖积累、蛋白质含量、色素含量以及磷酸根与硝酸根消耗的影响。结果表明,添加NaNO3对发状念珠蓝细菌的生长具有促进作用,2．0g／L的NaNO3对细胞生长的促进作用最大,藻细胞干重达到0．83g／L,净光合速率最大,随着添加浓度的继续增加,细胞干重达到平衡。细胞呼吸作用在NaNO3为2．5g／L时最大。细胞蛋白质含量随NaNO3浓度的增大逐渐升高,与此相应,细胞对NO3^-与PO43^-的利用率也逐渐增高。在不同NaNO3浓度下,培养15d后的培养液的pH值差异不显著,但是添加组的最终pH值明显比不加硝酸钠的空白对照要小。     

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。     

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。     

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。     

虾池来源拟柱胞藻生物量快速测定方法比较分析

探讨紫外可见光分光光度法(OD值测量)、传统的显微镜计数法(计数藻丝密度)以及藻体叶绿素a(Chl-a)含量的测定等方法来比较分析淡水蓝细菌拟柱胞藻的生物量。结果显示,拟柱胞藻藻体在波长为200~500nm以及600~700nm处有较好的吸收峰,在所选取的6个相关波长处(443、450、630、678、680、1090nm),藻液OD值与显微计数所得藻丝密度之间均具有良好的线性关系,相关系数(R2值)均达到0.99以上,其中吸光值高且稳定的波长为443、450、630、678、680nm,这些波长处藻液OD值与藻丝密度的相关度分别为:99.02%、99.07%、99.6%、99.57%、99.57%。另外,藻丝密度与Chl-a含量之间也具有良好的线性关系,相关度为98.42%。上述结果说明,这三种确定藻丝生物量的方法均可以作为拟柱胞藻生长量的评价,与传统的显微镜计数法及繁琐的Chl-a提取测定法相比,分光光度法更加快速,能较大地提高检测的效率,对拟柱胞藻而言,在波长为443、450、630、678及680nm处的吸光值均可反映其生物量的变化。     

气升式反应器在L-苯丙氨酸发酵产酶过程中的应用

针对L 苯丙氨酸的酶法制备体系 ,研究了内循环和外循环气升式反应器在L 苯丙氨酸产酶发酵过程中的应用。实验发现 ,与标准机械搅拌罐相比 ,采用气升式反应器发酵产酶 ,转氨酶酶活分别提高了 2 0 %和 1 0 % ,产酶周期也相应缩短。     

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)。     

4种富油微藻产业化应用前景比较研究

为了筛选具有产业化应用前景的富油微藻,以实验室保藏的4株淡水和海洋微藻为研究对象,在室外自然条件下利用光径为3 cm和5 cm板式光生物反应器通气分批培养,通过测定微藻培养物的生物量和总脂含量等指标,从中筛选生长速度快、生物量和总脂含量高的微藻。结果表明:4株微藻的生物量产率和总脂含量分别在0.099 g/(L·d)~0.201 g/(L·d)和20.4%dw~40.1%dw(%Dry weight)之间,分别是眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata)[0.201 g/(L·d),40.1%dw]、荒漠栅列藻(Scenedesmusdeserticola)[0.099 g/(L·d),30.8%dw]、双形栅藻(Scenedesmusdimorphus)[0.142 g/(L·d),20.4%dw]、若夫小球藻(Chlorallazofingensis)[0.155 g/(L·d),29.3%dw],其中最具产业化潜力的微藻为眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata),其总脂产量和单位体积总脂产率分别为1.409 g/L和108.353 mg/(L·d),其中二十碳五烯酸(EPA)含量占干重含量的7.2%,是较优的EPA生产原料。     

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。     

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