平板式光生物反应器中紫球藻培养条件的优化

论文摘要

紫球藻(Porphyridium cruentum)是属于红藻门的一种海洋微藻,在生长过程中能合成硫酸酯多糖、多不饱和脂肪酸和藻胆蛋白等重要生物活性物质。本论文主要运用自行设计的平板式光生物反应器培养紫球藻,在培养基优化的基础上,对紫球藻在平板式光生物反应器中的生长参数进行了测定,对紫球藻的培养工艺进行优化,获得以下主要结果:摇瓶培养实验表明,初始pH为原始pH(7.5)时,有利于藻体生物量、胞外多糖的积累;当接种量为10%的,藻细胞生物量收获最大。当接种量为10%和20%时,胞外多糖的收获量最大,分别可以达到460mg/L和475mg/L。硝基氮可促进紫球藻生物量和胞外多糖的积累;肌醇对紫球藻生物量、胞外多糖的积累没有明显的影响。采用自行研制的平板式光生物反应器培养紫球藻,测定了紫球藻在不同光径平板式光生物反应器中的生长参数(溶氧、pH、光衰减、氮源的消耗、磷源的消耗),确定了紫球藻的光衰减模型以及平板式光生物反应器中平均光强计算方程;发现30 mm小光径的反应器有利于藻对光的利用效率,提高了藻的培养密度以及多糖的产量。运用均匀设计的方法对紫球藻的平板反应器培养条件进行了优化,考察了更新率等与半连续培养过程中细胞总采收量和多糖总采收量之间的关系;探讨了流加时间等对流加培养过程中最大细胞密度和多糖产量的影响。结果显示:在NaNO3 1.504 g/L,更新率32.93%,更新周期1 d的培养条件下,细胞总采收量最大,达到69.5 g;在NaNO3 3.5 g/L,更新率26.83%,更新周期2.9 d的条件下,多糖总采收量最大,达到17.6 g。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 微藻的研究概况
• 1.1.1 微藻的药学研究
• 1.1.2 微藻饵料
• 1.2 紫球藻的研究进展
• 1.2.1 环境条件
• 1.2.2 紫球藻活性物质
• 1.2.2.1 高不饱和脂肪酸
• 1.2.2.2 多糖
• 1.2.2.3 B-藻红蛋白
• 1.2.3 反应器培养
• 1.3 本论文研究的背景、意义
• 1.4 研究的内容
• 第二章 紫球藻培养条件的优化
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 药品
• 2.1.3 实验藻种
• 2.1.4 优化培养基配方
• 2.1.5 培养条件
• 2.1.6 藻体细胞的计数
• 2.1.7 藻体生物量干重与藻体生长的测量
• 2.1.8 多糖的测定
• 2.1.9 考察单因素对紫球藻生长的影响
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 紫球藻的优质纯种选育
• 2.2.1.1 平板分离
• 2.2.1.2 单一藻株的复筛
• 2.2.2 紫球藻细胞数量、生物量干重与光密度值的关系
• 2.2.3 初始pH 对紫球藻生长及多糖的影响
• 2.2.4 接种量对紫球藻生长及多糖的影响
• 2.2.5 不同氮源对紫球藻生长及多糖的影响
• 2.2.6 肌醇的对紫球藻生长及多糖的影响
• 2.2.7 讨论
• 2.3 小结
• 第三章 紫球藻光衰减模型的确定及生长参数的测定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.1.1 实验藻种
• 3.1.1.2 优化培养基配方
• 3.1.1.3 不同光径平板式光生物反应器
• 3.1.2 光衰减实验方法
• 3.1.2.1 紫球藻总消光系数α的测定
• 3.1.2.2 不同光径平板式光生物反应器中平均光强的计算
• 3.1.2.3 不同光径平板式光生物反应器中光衰减规律测定
• 3.1.3 生长参数的测定的方法
• 3.1.3.1 藻密度的测定
• 3.1.3.2 pH 的测定
• 3.1.3.3 溶解氧的测定
• 3.1.3.4 基质磷源的测定
• 3.1.3.5 基质氮源的测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 光衰减模型
• 3.2.1.1 光在紫球藻藻液中的衰减情况
• 3.2.1.2 光生物反应器平均光强的计算
• 3.2.1.3 紫球藻在平板反应器中透过光强的变化
• 3.2.1.4 讨论
• 3.2.2 生长动力学参数的测定
• 3.2.2.1 藻密度的生长曲线
• 3.2.2.2 溶解氧的变化曲线
• 3.2.2.3 pH 的变化曲线
• 3.2.2.4 透过光强的变化曲线
• 3.2.2.5 基质氮源的变化
• 3.2.2.6 基质磷源的变化
• 3.3 小结
• 第四章 紫球藻在平板反应器中培养工艺的优化控制
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.2.1 半连续培养方法
• 4.1.2.2 流加培养方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 半连续培养
• 4.2.1.1 均匀设计及实验结果
• 4.2.1.2 建立以细胞总采收量目标的回归方程
• 4.2.1.3 建立以多糖总采收量目标的回归方程
• 4.2.1.4 半连续培养条件优化结果
• 4.2.2 流加培养
• 4.2.2.1 均匀设计及实验结果
• 4.2.2.2 建立以最大细胞浓度为目标的回归方程
• 4.2.2.3 建立以多糖产量为目标的回归方程
• 4.2.2.4 流加培养条件优化结果
• 4.3 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录 1 攻读学位期间发表的论文目录