新编生物工艺学第十二章微藻培养技术.doc

新编生物工艺学第十二章微藻培养技术 新编生物工艺学 12 微藻培养技术12 微藻培养技术1微藻的生物学特点2微藻培养用生物反应器3微藻光自养培养4微藻异养培养5 展望12.1 微藻的生物学特点1微藻定义及分类2微藻的应用价值3微藻的国内外应用现状及存在的问题44412.1.1 微藻定义及分类12.1.1 微藻定义及分类12.1.1 微藻定义及分类12.1.1 微藻定义及分类12.1.1.1 蓝藻门12.1.1.2 绿藻门12.1.1.2 金藻门12.1.1.2 红藻门12.1.2 微藻的应用价值12.1.2.1 医药来源12.1.2.1 保健食品12.1.2.1 饵料12.1.2.1 基因工程产品12.1.2.1 其他应用无知识产权问题产物的分离纯化较简单12.1.3 微藻的国内外应用现状及存在的问题早期的研究工作主要集中在人类或动物的营养方面侧重于生产蛋白质之类的物质;但从商业角度出发,最近人们研究微藻的目的已转向于获得生物活性物质以开发具有高附加值的医药产品。12.2 微藻培养用生物反应器1微藻光自养培养用光生物反应器2微藻大规模自养培养特点分析敞开式和封闭式光生物反应器特点344及国内外研究概况44 微藻大规模异养培养用生物反应器12.2.1 微藻光自养培养用光生物反应器微藻大规模培养问题,涉及微藻培养技术及光生物反应器这两大基本问题。根据微藻自身的营养特点,可通过光能自养及化能异养两种方式来培养微藻。12.2.2 微藻大规模自养培养特点分析微藻自养培养过程一般对无菌操作要求较低,不像微生物或动、植物细胞培养那样严格。这一特点决定了用于微藻自养培养过程在线检测与控制的传感器更容易制造,传感器的成本会更低、使用寿命将更长12.2.3 敞开式和封闭式光生物反应器特点及国内外研究概况合适的光照强度合适的温度合适的无机碳源及其他营养物质合适的pH值合适的混合合适的氧解析避免污染12.2.3 敞开式和封闭式光生物反应器特点及国内外研究概况1微藻光自养生长的影响因子2 微藻光自养生长动力学43微藻光自养培养技术444经济型微藻的光自养大规模培养45微藻光自养大规模培养过程的综合优化12.2.3.1 敞开式反应器1敞开式反应器的优点2 敞开式反应器的缺点43敞开式反应器在我国的应用概况4412.2.3.1.1 敞开式反应器的优点变化之处主要有两点一是对其混合系统进行过一些改进二是利用传感器和计算机实现过程参数的在线检测和工艺优化12.2.3.1.2 敞开式反应器的缺点培养效率低培养条件无法控制易污染雨水会使培养基稀释反应器中水分蒸发量大,使培养基浓度逐渐增大,致使培养过程不稳定生产期短12.2.3.1.3 敞开式反应器在我国的应用概况我国现有的敞开式跑道池是根据国外文献资料而设计的,对其基本未做任何研究工作。目前我国微藻大池培养过程的参数全为离线检测,培养过程未经系统优化,工艺落后12.2.3.2 封闭式光生物反应器1封闭式光生物反应器的优点2封闭式光生物反应器的国外研究开发概况3封闭式光生物反应器在我国的研究开发4现状412.2.3.2.1 封闭式光生物反应器的优点培养密度高培养条件易于控制无污染,可实现纯种培养生产期可延长,甚至可终年生产适合于所有微藻的光自养培养,尤其适合于微藻代谢产物的生产12.2.3.2.2 封闭式光生物反应器的国外研究开发概况国外开发的封闭式光生物反应器种类繁多,人们不仅对封闭式光生物反应器进行了大量的基础研究,进行中试,而且已进入实用化阶段12.2.3.2.3 封闭式光生物反应器在我国的研究开发现状小型全自动封闭式光生物反应器中型全自动封闭式光生物反应器,可用于优质微藻种子的培养及高附加值微藻生物活性物质的生产通过中型封闭式光生物反应器的开发和运转,可为大型封闭式光生物反应器的开发奠定基础12.2.4 微藻大规模异养培养用生物反应器微藻异养培养用生物反应器同微生物培养用发酵罐一样,只是培养海产微藻的反应器材料需能耐受海水的腐蚀,而混合培养则可利用封闭式光生物反应器进行。12.3 微藻光自养培养1微藻光自养生长的影响因子2微藻光自养生长动力学3微藻光自养培养技术412.3.1 微藻光自养生长的影响因子12.3.1.1 光照光强和光质除对微藻生长速度和生物量有影响外,还会影响微藻的化学组成。光照度还会影响微藻的色素含量、脂肪酸组成以及饱和与不饱和脂肪酸的比例。 12.3.1 微藻光自养生长的影响因子12.3.1.2 温度一般情况下,在最适温度范围内,微藻生长随温度的增加而增加。当温度高于上限时,生长缓慢,甚至死亡。温度还与其他因素如光强、营养等一起相互作用对微藻的生长和化学组成产生影响。 12.3.1 微藻光自养生长的影响因子12.3.1.3 培养液pH12.3.1.4 营养盐12.3.1.5 溶解氧 溶解氧浓度的高低可一定程度上反映出微藻光合作用的强弱,它与光照、培养温度及混合状态息息相关。12.3.2 微藻光自养生长动力学12.3.2.1 细胞浓度增长模型12.3.2 微藻光自养生长动力学12.3.2.2 基质限制模型12.3.3 微藻光自养培养技术12.3.3 微藻光自养培养技术12.3.3.1 藻种12.3.3.2 培养基12.3.3.3 培养系统12.3.3.3.1 敞开式跑道池培养系统12.3.3.3.2 封闭式光生物反应器生产系统12.3.3 微藻光自养培养技术12.3.3.4 生长条件控制12.3.3.5 收获12.3.3.6干燥12.3.4 经济型微藻的光自养大规模培养12.3.4.1 螺旋藻(1)利用天然湖沼和池塘养殖(2)利用开放式培养池养殖(3)利用封闭式生物反应器生产12.3.4 经济型微藻的光自养大规模培养12.3.4.2 小球藻12.3.4.3 杜氏藻12.3.4.4 饵料微藻的生产12.3.4.4.1 单胞藻饵料在水产养殖中的应用12.3.4.4.2 国内外单胞藻饵料开发利用的历史与现状12.3.4.4.3 存在问题12.3.4 经济型微藻的光自养大规模培养12.3.4.4.4 今后的发展方向开发新型高效培养系统开展单细胞藻类饵料的高密度、高质量培养技术研究对目前培养的优良单细胞藻类饵料藻种进行研究加强对敌害生物污染和危害的控制与防治研究实现微藻饵料的集约化生产12.3.4 经济型微藻的光自养大规模培养系统开展饵料微藻的营养价值评定工作积极开展单细胞藻类新藻种的分离、培养研究建立一个全国性的优良单细胞藻类饵料种的保种中心寻找简单、高效的培养用水消毒、杀菌手段,满足大规模生产的需要12.3.5微藻光自养大规模培养过程的综合优化进行新藻种的筛选与现有藻种的改良开发新型高效培养系统开展微藻高细胞密度、高质量