两种生物反应器高密度培养小球藻研究

异养小球藻的高密度培养及积累叶黄素的研究的开题报告一、立项背景及意义小球藻（Chlorella）是一种种类繁多、分布广泛的绿色微藻，是一种很好的生物质资源，可用于生物燃料、食品、饲料等领域。

另外，小球藻还含有大量的叶黄素，是制备天然叶黄素的良好来源。

目前，小球藻的高密度培养和积累叶黄素是关注的热点问题。

本研究旨在探究异养小球藻的高密度培养及积累叶黄素的方法和途径，为小球藻的应用开发提供基础支持。

二、研究方案：1. 建立异养小球藻的高密度培养方法通过对不同培养基、营养成分和培养条件的试验，确定最适宜异养小球藻的高密度培养条件。

并通过测定生长曲线、细胞密度以及某些生化指标（如叶绿素含量）等，分析培养条件对异养小球藻的生长和代谢的影响。

2. 优化叶黄素积累策略采用不同的处理方法（如营养限制、干旱应激和光照模式等），探究对异养小球藻叶黄素生产的影响，并通过高效液相色谱等技术，对所获得的异养小球藻中的叶黄素进行分析鉴定。

三、预期成果及意义1. 建立异养小球藻的高密度培养方法，实现小球藻的大规模生产。

2. 探索异养小球藻的叶黄素积累策略，提高叶黄素生产效率。

3. 建立小球藻的叶黄素的分析鉴定方法，为小球藻叶黄素的应用开发提供基础支持。

4. 为开展小球藻的应用研究提供理论和技术基础支撑。

四、研究难点和解决方案1. 异养小球藻高密度培养条件的优化解决方案：优化培养基配方、构建生物反应器等技术手段将会提高异养小球藻的生长速率，从而大幅提高小球藻的培养效率。

2. 叶黄素积累策略的优化解决方案：研究不同的处理方法，如营养限制、干旱应激和光照模式等，同时探索叶黄素的生物合成途径，以提高叶黄素的积累效率。

五、研究过程及实施计划1. 第一年：寻找适宜异养小球藻的高密度培养条件，并进行基础生物学特性和生化指标等测定。

2. 第二年：优化叶黄素积累策略，并进行异养小球藻中叶黄素的分离、纯化和鉴定。

3. 第三年：建立小球藻叶黄素的分析鉴定方法，并探讨小球藻叶黄素的应用价值。

海洋小球藻(Chlorella sp.)高密度培养条件优化研究彭爱红;高爽;陈俊;庄梅珍;王凡;陈晓梅;林郑忠;黄志勇【摘要】为提高小球藻(Chlorella sp.)的生物量,须对f/2配方培养基进行响应面优化.首先须确定小球藻培养基的最佳pH值和盐度.在此基础上,利用Plackett-Burman设计方案筛选出影响小球藻生长的3个主要因素分别为NaHCO3、KNO3和维生素B12,然后通过Box-Behnken设计试验确定这3个主要因素的最佳质量浓度参数.结果表明,当培养基组成为:NaHCO3 0.93 g/L、MgSO4 0.40 g/L、KNO3 0.46 g/L、K2 HPO40.020 g/L、维生素B10.60 mg/L、维生素B12 1.8μg/L、生物素2.0μg/L时,小球藻经实验室培养72 h后的生物量达到4.5×10 7个/mL,较优化前提高了32.5％.【期刊名称】《集美大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(021)004【总页数】8页(P247-254)【关键词】海洋小球藻;高密度;培养基;优化;响应面分析法【作者】彭爱红;高爽;陈俊;庄梅珍;王凡;陈晓梅;林郑忠;黄志勇【作者单位】集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021;集美大学食品与生物工程学院,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】S811.6海洋小球藻(Chlorella sp.)是绿藻门绿藻纲绿球藻目小球藻科的一种单细胞藻[1]，富含蛋白质、不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、多种维生素等多种营养成分[2]。

小球藻大规模培养研究的进展①李师翁(庆阳师范高等专科学校生物系　甘肃西峰　745000)李虎乾　张建军(深圳益兴光合有限公司　深圳　518008)摘要　小球藻是被人类研究并开发利用的单细胞藻类之一。

本文就小球藻大规模培养中产量、质量、培养方式、培养基与经济上的可行性之间的关系;气候因子、二氧化碳补加、搅拌、分离、收获与干燥等技术条件及其研究的进展进行了综述,认为未来的发展趋势将是光合生物反应器培养。

文中也讨论了小球藻大规模培养中生长量以及限制生长量的主要因素与太阳能转换率之间的关系。

关键词　小球藻,大规模培养,生长量PROGRESS IN STU DIES ON LARGE 2SCAL ECU L TURE OF CHLORELLALI Shi 2Weng(Department o f Biology ,Qingyang Teacher ’s College ,X iFeng G anSu 745000)LI Hu 2Qian ZH ANGJian 2Jun(Shenzhen Yixing Photosynthesis Limited Company ,Shenzhen 518008)Abstract Chlorella is one of the single 2cell algae that was studied ,cultured and used for human.The current reiew of the interrelationship of product ,quality ,culture type ,and media type for eco 2nomically feasible system ;the technical condition on climatological factors ,carbonating ,the need for mixing ,seperating ,harvesting and drying ;and the progress of mass culture on Chlorella was sum 2marized in this paper.The future development trends of mass culture will be automatic photosynthe tic reactor culture.The relationship of productivity and the s olar energy conversion efficiency which is one of the main limitations on productivity was discussed als o.K ey w ords Chlorella ,Large 2scale culture ,Productivity小球藻为绿藻门小球藻属(Chlorella )普生性单细胞绿藻,以光合自养生长繁殖,分布极广,尤以淡水水域种类多,生物量大。

微藻培养条件浅析摘要:微藻利用光和CO合成蛋白质、糖类、脂类以及色素等大分子物质并放出O2，在人2类食品、保健、医药、环保和生物炼制领域具有广阔的应用前景。

本文针对目前微藻培养中存在的生产成本高、产率低的问题，主要从营养盐方面入手,浅析了碳、氮、磷等营养元素对微藻生长的影响，并在此基础上，概述了开放式及封闭式两种微藻培养系统。

关键词：微藻；营养盐；培养系统1引言藻类是地球上最早进行光合作用的生物体，具有太阳能利用效率高、适应环境能力强等特点。

微藻细胞富含蛋白质、多糖、脂类以及色素等，在食品、饲料、医药、精细化工及染料领域己得到广泛的应用。

目前，由于培养技术不成熟导致的生产成本高、效率低是限制微藻产业化培养的主要因素。

高效、低成本、规模化的微藻培养技术，是实现微藻产业化培养的关键。

降低微藻生产成本主要有两种途径:一是降低培养原材料成本，二是提高产量。

营养盐成本占微藻培养原料成本比重很大，是影响微藻生长及产物积累的重要因素。

在微藻培养中，通过优化营养盐的种类，监控培养中营养盐的水平，能够提高藻细胞或目标产物的产量，同时提高营养盐的利用率，是高效、低成本、规模化微藻培养的基础。

2微藻概述微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的水生生物。

微藻能够利用阳光和CO2进行光合作用，合成有机物质并释放出O2，是自然界中光合效率最高、生长最为迅速的原始生物种类之一，其种类繁多，分布广泛。

微藻富含蛋白质、氨基酸、多糖、维生素、不饱和脂肪酸和色素等多种高附加值的生物物质，可以概括为以下四类:蛋白质、糖类、脂类、核酸及各种矿物质[1]。

不同种类的微藻，各种组分的含量不同。

3营养盐对微藻生长的影响碳、氮、磷等营养元素是微藻细胞合成的基础。

微藻光合作用的底物为CO2和水，产物除了糖类之外，还合成蛋白质、核酸及脂类等一系列生物活性物质，因此，需要氮、磷等元素的参与。

碳源、氮源、磷源以及一些微量元素的种类和供应水平，在一定程度上影响着微藻光合作用的能力和水平，从而直接影响微藻的生长。

生物反应器中藻类培养及其应用研究随着环境保护意识的提高，可再生能源的需求不断增加，藻类作为一种非常优秀的可再生能源，正在受到越来越多的关注。

而生物反应器是一种非常适合藻类培养的工具，其在藻类生长、收获等方面有着巨大的潜力。

本文将从藻类的特点和分类、生物反应器的基本概念、藻类在生物反应器中的培养条件以及藻类在可再生能源领域的应用等方面进行逐一论述。

一、藻类的特点和分类藻类是一类典型的原生生物，与植物存在很多的相似之处。

藻类具有较高的光合效率和产生生物质的能力，能够自然地转化太阳能。

同时，藻类还具有较好的适应性，能够在各种环境中生长繁殖，尤其在水域中表现出了其独特的优势。

目前根据其外形特征和生物学特征对藻类进行了分类，可以分为绿藻、蓝藻、硅藻、金藻、裸藻等众多种类。

每种藻类都有其独特的生长环境和特点，对于生物反应器中的培养也需要考虑其适应性和养护方法。

二、生物反应器的基本概念生物反应器是一种能够提供生物生长环境的装置，在生物学、药品学、环境保护等领域有着非常广泛的应用。

生物反应器是将生物体（如微生物、藻类）种植在具有优良生长环境的一个容器内，通过对其脱氧作用、发酵过程、生物催化等方面的控制来达到目的。

生物反应器的核心是控制参数的调节和传质过程的设计，如气液质传过程的调节、生物体浓度控制的实现等，都是其设计的重要环节。

同样，生物反应器的材质选择、生长条件控制等都需要进行综合权衡。

三、藻类在生物反应器中的培养条件藻类在生物反应器中的培养必须要考虑到其养护条件和适应性。

藻类的基本元素生长条件是光、温度、二氧化碳和营养物质的供给等。

因为生物反应器的空间受到限制，因此这些元素的控制也显得尤为重要。

首先，对于光照要求，因为藻类是一种光合生物，因此其光照要求非常高。

一般来说，藻类需要每天至少12小时的高强度光照才能保持其正常的代谢活动。

此外，在生物反应器中，要尽可能保证光源的均匀性，避免在生长过程中产生过多死亡细胞，从而影响整个生长的效果。

2018年第37卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·525·化 工 进展小球藻在内光源气升式反应器中的培养工艺优化张芬芬1，3，马晓建1，2，方书起1，2，白净1，2，常春1，2（1郑州大学化工与能源学院，河南 郑州450001；2生物质炼制技术与装备河南省工程实验室，河南 郑州450001；3中航锂电(洛阳)有限公司，河南 洛阳471000）摘要：为探索小球藻在内光源气升式光生物反应器中的培养工艺，本文采用自行设计的50L 内光源气升式反应器为实验装置，以藻细胞密度为考察指标，采用单因素法分别考察了内置光源波长、光源强度、光暗周期以及二氧化碳供应量对小球藻生长的影响。

在此基础上，利用响应面设计法对工艺条件进行了优化，优化结果为：反应器内置光源为红蓝光，光照强度9615lux ，光暗周期17.5h ∶6.5h ，二氧化碳通气量为30L/h 。

在该优化条件下，进行3次验证实验，经15天培养，小球藻的收获藻细胞密度均值为5.48×107 cells/mL ，与预测值5.5×107 cells/mL 相近。

收获小球藻干重为1.21g/L ，相较优化前提高了157%。

该结果为内光源气升式反应器在微藻培养的应用提供了重要的参考。

关键词：小球藻；内光源气升式反应器；响应面法；藻细胞密度中图分类号：TK6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）02–0525–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0859Optimization of culture technology of Chlorella vulgaris in airlift reactorswith internal light sourceZHANG Fenfen 1，3，MA Xiaojian 1，2，F ANG Shuqi 1，2，BAI Jing 1，2，CHANG Chun 1，2（1 School of Chemical Engineering and Energy ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ；2Engineering Laboratory of Henan Province for Biorefinery Technology and Equipment ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ；3 China Aviation Lithium Battery Co.，Ltd.，Luoyang 471000，Henan ，China ）Abstract: To explore the optimal cultivation conditions of Chlorella vulagris in the airlift photo-bioreactor ，a custom-designed 50 L airlift reactor with an internal light source was developed ，and the influence of light wavelength ，intensity of light source ，light and dark cycles and supply of carbon dioxide on the growth of Chlorella vulagris were investigated in this study. Single factor experiments were firstly conducted with algae cell density as the investigation index. Based on that ，the response surface methodology was further adapted to optimize the process conditions. The optimal conditions were as follows: red-blue lights as light source ，9615 lux of light intensity ，17.5h ∶6.5h of light-dark cycles and 30L/h of carbon dioxide ventilation. Under the optimal conditions ，three verification experiments were performed. After 15 days cultivation ，the harvested cell density ofChlorella vulagris was 5.48×107 cells/mL ，which was close to the results predicted ，and the dry weight was 1.21 g/L ，increased by 157%. These results can provide an important reference for the application of internal light source airlift reactor in microalgae culture.Key words: Chlorella vulagris ；air-lift reactor with internal light source ；response surface methodology ；algae cell density第一作者：张芬芬（1991—），女，硕士研究生。

海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计和优化研究引言海洋藻类是一类丰富的微型生物，具有重要的生态环境功能和经济价值。

在过去几十年中，人们对海洋藻类生物质的产生与培养进行了广泛地研究。

为了促进海洋藻类生物质产业的发展，高效的反应器设计和优化研究变得至关重要。

本文将探讨海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计和优化研究所涉及的关键要点。

一、反应器类型选择在海洋藻类生物质的产生与培养过程中，需要选择适合的反应器类型。

常见的反应器类型包括批处理反应器、连续流动反应器和柱式反应器等。

批处理反应器适用于小规模的实验室研究，连续流动反应器适用于大规模的生产过程，而柱式反应器则可以平衡批处理反应器和连续流动反应器的特点，适用于中小规模的应用。

选择不同类型的反应器应根据具体需求进行权衡。

二、反应器结构设计在海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计中，反应器结构的设计是十分重要的。

合理的反应器结构可以提高混合效果，增加氧气传质效果，以及保障藻类生物质的均一分布。

常见的反应器结构设计包括搅拌式反应器、气-液-固体三相界面反应器和膜反应器等。

搅拌式反应器通过机械搅拌来提高混合效果，气-液-固体三相界面反应器可以增加氧气传质效果，而膜反应器可以实现连续流动的培养过程。

反应器结构设计需要根据具体的目标进行灵活调整，以优化藻类生物质的产生和培养效果。

三、培养条件控制在海洋藻类生物质产生与培养的过程中，培养条件的控制是关键的。

培养条件包括温度、光照、营养物质和pH值等。

温度是影响藻类生长和代谢的重要因素，不同的藻类对温度的适应性不同。

光照是藻类光合作用的重要能源来源，光照的强度和周期需要根据具体的藻类进行调整。

营养物质为藻类提供生长和代谢所需的养分，包括碳源、氮源、磷源和微量元素等。

pH值对藻类生长和代谢有重要的影响，不同藻类对pH值的适应性也不同。

因此，在反应器设计和优化研究中，要严格控制培养条件，以提高藻类生物质的产生效率。

四、氧气传质与CO2供给海洋藻类的生长需要足够的氧气和二氧化碳供给。

海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展近年来，随着全球能源需求的增长和对可持续发展的追求，海洋藻类生物质被认为是一种潜力巨大的可再生能源资源。

藻类生物质利用不仅可以替代传统能源源，还具有减少温室气体排放和改善环境质量的优势。

在利用海洋藻类生物质的过程中，反应器技术的发展起到了至关重要的作用。

本文将对海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展进行探讨。

海洋藻类生物质利用的反应器技术主要集中在藻类培养、藻类退化与利用三个方面。

藻类培养反应器技术是海洋藻类生物质利用的关键环节。

目前，常见的藻类培养反应器包括传统的塔式反应器、光生物反应器、膜反应器等。

塔式反应器是最早也是最常用的藻类培养反应器之一。

它具有结构简单、操作方便的优势，但存在传质不均、气液分散不均匀等问题。

光生物反应器是利用太阳能光照提供光合作用所需的能量，通过控制反应器内部光线照射强度和照射时间，优化藻类培养环境。

膜反应器则通过使用半透膜分离和浓缩藻类细胞，提高藻类的生物质积累效率。

对于藻类退化与利用，反应器技术可以有效提高藻类生物质的产率和质量。

藻类退化主要包括干燥、破碎和提取等工艺步骤。

传统的藻类退化方法通常采用机械破碎和化学溶解等方式，但存在能耗大、操作繁琐、产品纯度低等问题。

近年来，超声波、微波和离子液体等新型退化技术被广泛应用于藻类生物质退化过程中。

这些新技术具有操作简单、退化效率高、产品纯度高等优点，对藻类生物质的利用具有较大的潜力。

利用反应器技术将退化后的藻类生物质进行高值化利用是另一个重要的研究方向。

藻类生物质的高值化利用主要包括油脂、蛋白质和多糖等方面。

以油脂为例，利用酶法、超临界流体萃取等技术可以高效地从藻类中提取油脂。

此外，利用藻类生物质生产生物柴油、生物氢和生物电等也是当前关注的研究热点。

这些高值化利用技术不仅能够增加藻类生物质的经济价值，还可以减少对传统石化能源的依赖，实现可持续发展。

在海洋藻类生物质利用的反应器技术研究中，仍存在一些亟待解决的问题。