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发状念珠藻细胞光反应器中培养过程特性

时间:2020-02-10百科知识
发状念珠藻细胞光反应器中培养过程特性_发状念珠藻生物

6.6.1 发状念珠藻细胞光反应器中培养过程特性

6.6.1.1 光反应器中发状念珠藻细胞生长

采用罐式光反应器,反应器高48cm,直径26cm,有效容积20L。反应器内安装两个直径为9.5cm的叶搅拌桨,搅拌桨间距离为14cm,位于下部的搅拌桨距反应器底部8cm。距反应器底部3cm处安装一环形空气分布器。反应器中纵向平行安装3根白色荧光灯管作为光源(彩色插图15)。

在通气量0.8m3· h-1,搅拌转速100r· min-1,25℃条件下培养发状念珠藻细胞的结果如图6- 25。与摇瓶培养相似,细胞接种后未出现明显的停滞期,细胞呈线性生长,线形生长期细胞生长速率为0.035 OD750· d-1,培养15天时进入稳定期,最终细胞浓度为A750 =0.571。

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图6-25 发状念珠藻细胞20L光反应器中培养过程曲线

6.6.1.2 培养液pH值变化

与摇瓶培养类似,培养过程中培养基pH值呈上升趋势,但由于较大的通气量使大量CO2溶于培养基中,培养基pH值变化幅度小于摇瓶培养,培养16天,培养基pH值由初始值7.104上升到7.603(图6-26)。

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图6-26 发状念珠藻细胞培养液pH值变化曲线

6.6.1.3 培养基中硝酸钠和磷酸二氢钾浓度变化

培养过程中每日测定培养基中硝酸根和磷酸根含量的结果如图6-27。在培养结束时,培养基中仍然有较高的硝酸根和磷酸根含量。

6.6.1.4 反应器中光强变化

为了简化数学推导,假定反应器为板式方形,入射光平行地从一侧垂直照射到反应器的表面,反应器内细胞液混合均匀,反应器内平均光强可表示为:(www.anred.net.cn)

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式中:I0———无培养液时光源初始光强;

R———反应器直径(cm);

α———培养液消光系数。

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图6-27 发状念珠藻细胞培养液中硝酸根和磷酸根浓度变化曲线

已知发状念珠藻细胞培养液消光系数α=2.0947XA- 0.0871 ,因此可得出光反应器中平均光强与细胞浓度的关系为:

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根据式(6-10)计算,培养过程中光反应器中平均光强变化如图6-28。培养结束时,反应器平均光强由培养初始的206μmol· m-2· s-1衰减为9.3μmol· m-2· s-1

在培养进入稳定期时培养基中的氮、磷还有较高残留,显然细胞不能继续保持线性生长的原因是由于光强的衰减。在发状念珠藻细胞的光自养培养中,光可以看作是一种特殊的营养物质,细胞的生长依赖于光照条件下光合磷酸化所产生的能量,作为碳源的CO2也只有利用光合磷酸化产生的能量和还原力才能被固定为有机物,构成细胞组成物六合彩网址大全质。由于培养过程中细胞浓度的增加会导致培养液中平均光照强六合彩网址大全度降六合彩网址大全低,即出现光衰减现象,因此,光也像其他营养物质一样在培养过程中不断被消耗,但与培养基中的营养物质不同的是,光不能在培养基中积累,超过光饱和点的光六合彩网址大全照会被浪费掉。在发状念珠藻细胞培养中,光照是细胞生长的限制因子,是对培养结果影响最为显著的因素,进行发状念珠藻细胞培养时,合理进行光照,提高光能利用率,是降低培养成本,提高培养效率的有效手段。

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图6-28 培养过程中光反应器中平均光强变化曲线

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