螺旋藻和紫球藻貼壁培養(yǎng)與工藝條件優(yōu)化.pdf

1、微藻可作為食品、高附加值產(chǎn)品原料和生物燃料原材料，并且具有生物固碳的潛能，因此受到人們廣泛關(guān)注。然而，目前包括開(kāi)放池和封閉反應(yīng)器在內(nèi)的大規(guī)模培養(yǎng)體系在培養(yǎng)效率、水耗能耗和生產(chǎn)成本等方面存在巨大缺陷。本研究運(yùn)用新型微藻貼壁培養(yǎng)技術(shù)建立螺旋藻和紫球藻培養(yǎng)的新工藝。對(duì)此，本課題以螺旋藻和紫球藻為實(shí)驗(yàn)材料，分別研究它們?cè)谫N壁培養(yǎng)方式下的最佳接種量和光強(qiáng)，然后考察碳供應(yīng)方式對(duì)兩種微藻生長(zhǎng)和對(duì)紫球藻多糖產(chǎn)量的影響，從而得出適合的培養(yǎng)條件。此外，對(duì)兩

2、種微藻貼壁培養(yǎng)所用的支撐材料作初步評(píng)價(jià)。最后，比較貼壁和傳統(tǒng)液體懸浮培養(yǎng)下，兩種微藻生長(zhǎng)及生化組分變化。本文的主要內(nèi)容及結(jié)果歸納如下:
　　(1)研究螺旋藻貼壁培養(yǎng)適宜培養(yǎng)條件參數(shù)范圍，以生物量產(chǎn)率為指標(biāo)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，確定螺旋藻在醋酸纖維素(NC)膜上初始接種量7.8-11g m-2，光飽和點(diǎn)180μmol m-2 s-1左右。確定螺旋藻的通氣策略是以5.6×10-3m s-1的表觀通入含.5％CO2的混合氣，使用無(wú)NaHCO

3、3的Zarrouk培養(yǎng)基培養(yǎng)。
　　(2)研究紫球藻貼壁培養(yǎng)最佳培養(yǎng)條件參數(shù)，以紫球藻生物量產(chǎn)率和多糖產(chǎn)量為指標(biāo)，確定紫球藻在NC膜上初始接種量為6.98 g m-2，100μmol m-2s-1左右光照強(qiáng)度，3％海鹽濃度，0.5-2.0％CO2和26.66×10-3 vvm的表面通氣速率，此試驗(yàn)參數(shù)可以維持紫球藻生物膜快速生長(zhǎng)。此外研究光周期和光稀釋對(duì)紫球藻生長(zhǎng)的影響，當(dāng)光強(qiáng)超過(guò)光飽和點(diǎn)后，暗周期可以減少光抑制對(duì)藻的損傷，在明暗

4、周期為20∶4，光照強(qiáng)度為200μmol m-2 s-1時(shí)，生物量產(chǎn)率高于連續(xù)光照此條件下的對(duì)應(yīng)值。為降低光抑制作用和提高光合作用效率，將光稀釋概念引入強(qiáng)光下貼壁光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)中。光稀釋是防止光抑制的有效手段，將強(qiáng)光稀釋到微藻適合生長(zhǎng)的光強(qiáng)范圍內(nèi)，可極大提高單位占地面積上的生物量產(chǎn)率，最佳的光稀釋率為10×（即光強(qiáng)被稀釋到原來(lái)的十分之一），單位面積的生物量產(chǎn)率約為70 gm-2 d-1。
　　(3)以紫球藻和螺旋藻為研究對(duì)象，尋

5、找適合微藻貼壁培養(yǎng)的支撐材料，得出孔徑小、保水性好的親水性材料適合作為微藻貼壁培養(yǎng)的支撐材料。具備此類(lèi)優(yōu)點(diǎn)的靜電植絨(EFC)材料用于微藻培養(yǎng)的可行性最高，使用EFC材料單次培養(yǎng)螺旋藻時(shí)，生物量產(chǎn)率可達(dá)10 g m-2d-1左右，僅略低于NC膜。使用EFC材料循環(huán)培養(yǎng)紫球藻時(shí)，生物量產(chǎn)率達(dá)10-15 g m-2 d-1。
　　(4)分別對(duì)紫球藻和螺旋藻在貼壁和液體進(jìn)行培養(yǎng)，并對(duì)生長(zhǎng)狀況和生化組分變化作比較分析，證明貼壁培養(yǎng)對(duì)微藻的