光生物反應(yīng)器課件

光生物反應(yīng)器

大型海藻細(xì)胞或組織的培養(yǎng)2012.04.26概念類型與結(jié)構(gòu)培養(yǎng)條件生長動(dòng)力學(xué)研究概念光生物反應(yīng)器是培養(yǎng)有光合作用能力的細(xì)胞或組織的反應(yīng)器系統(tǒng),20世紀(jì)40年代首次用于大規(guī)模培養(yǎng)微藻,目的是收獲生物量作為餌料,或提取其中的活性化合物團(tuán)。氣升式中氣流產(chǎn)生的剪切力遠(yuǎn)比攪拌罐式中攪拌槳產(chǎn)生的小,在培養(yǎng)大型海藻組織或細(xì)胞中使用比廣泛。管道式由螺旋管部分（又稱提升管）和儲(chǔ)液部分（類似攪拌罐）組成，管道式對光和利用率比氣升式和攪拌罐式都高,適于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn),目前主要用于微藻大量培養(yǎng),用于大型海藻細(xì)胞或組織培養(yǎng)的報(bào)道還比較少見。光生物反應(yīng)器是一套完整的培養(yǎng)體系,除了反應(yīng)器主體外,還有通氣部分、照明系統(tǒng)和測定裝置。通氣部分一般由充氣泵或二氧化碳鋼瓶及配氣裝置、濾器（filter）、流量計(jì)（flowmeter）、氣體分布器（sparger）及增濕器（humidifier）組成;照明系統(tǒng)包括光源和定時(shí)器（timer）兩部分。培養(yǎng)條件的研究實(shí)驗(yàn)材料目前,光生物反應(yīng)器培養(yǎng)的大型海藻細(xì)胞或組織主要有兩種形式,配子體和微繁殖體。配子體是某些大型海藻如海帶、裙帶菜世代交替的一種生命形式,在形態(tài)上是微小、不分化的絲狀體,適宜采用反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)的方法培養(yǎng)。溫度大型海藻培養(yǎng)溫度一般都比較低,如Laminaria屬,適宜溫度為5~18℃左右,紅藻Agardhiellasubulata在24℃左右。不適宜的溫度會(huì)影響細(xì)胞生長,表現(xiàn)為誘導(dǎo)其分化或是致死。無機(jī)碳利用和通氣速率海藻是光自養(yǎng)生物,需要進(jìn)行光合作用。目前,光生物反應(yīng)器培養(yǎng)大型海藻一般以空氣中的二氧化碳作為碳源,由于其在大氣中含量低僅位0.03%,且大多數(shù)大型海藻可以利用碳酸氫鈉為無機(jī)碳源,因此人工海水培養(yǎng)液中一般添加適量作為補(bǔ)充。海藻對重碳酸根、硝酸根以及磷酸根的消耗使培養(yǎng)基的Ph值和堿度不斷增高,進(jìn)一步促進(jìn)大氣中向培養(yǎng)基中擴(kuò)散即所謂的生物泵。營養(yǎng)物質(zhì)大型海藻是海洋植物,其營養(yǎng)需求和海水成分直接相關(guān),海水中有多種微量元素和其他生長必須的物質(zhì),因此配制人工海水培養(yǎng)液往往比較復(fù)雜。為了簡化,一般可直接在天然海水中添加氮、磷和鐵等。人們對于鐵元素被海藻的利用情況了解很少,氮是參與合成光合色素的重要物質(zhì),磷大量