植物资源与环境学报 2005, 14 (2) : 19 - 22

    Journal of Plant Resources and Environm ent

    光生物反应器中螺旋藻培养条件的优化

    陈必链 , 江贤章 , 王 娟 , 王明兹 , 陈小兰 (福建师范大学生物工程学院,福建 福州 350007)

    摘要: 利用正交实验对搅拌式光生物反应器中钝顶螺旋藻 (Spirulina platensis Geitl)的培养条件即搅拌速度、 通气

    量和光照强度进行优化。实验结果表明: 当培养温度为 30℃ 时 ,通过正交实验所获得的最佳培养条件为搅拌转速

    120 r·min

    - 1

    , 通气量 80 L·h

    - 1

    , 光照强度 5 000 lx。在最佳培养条件下 ,收获时螺旋藻的干重为 1 . 922 g·L - 1。

    根据回归模型得到相应的优化条件为:光照强度 5 000 lx,通气量 150 L·h

    - 1

    ,搅拌转速 111 . 70 r·min

    - 1

    ,收获量

    (干重 )的预测值为 2 . 293 g·L - 1。另外 , 10%的接种量有利于螺旋藻的生长。

    关键词: 螺旋藻;搅拌式光生物反应器;正交实验;培养条件;优化

    中图分类号: S968 . 4 文献标识码: A 文章编号: 1004 - 0978 (2005) 02 - 0019 - 04

    Opti m i za ti on of cultura l cond iti on s of Spiru lina pla tens is i n sti rred photob i oreactor CHEN Bi2

    lian, J I ANG Xian2 zhang, WANG Juan, WANGMing2 zi, CHEN Xiao2lan (College of Bi oengineering,Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China) , J. Plant Resou r . Environ . 2005, 14 ( 2) :

    19 - 22

    Abstract: The op ti mum cultural conditi ons of Spiru lina pla tensis Geitl including agitati on rate, aerati on

    rate and light intensitywere selected in the stirred phot obi oreact or bymeans of the orthogonal experi ment .

    The best cultural conditi on was agitati on rate 120 r·min

    - 1

    , aerati on rate 80 L·h

    - 1

    and light intensity

    5 000 lx . The harvest yield ( dry weight) was 1 . 922 g·L - 1

    under the best cultural conditi on . The

    op ti mum cultural conditi onswere obtained according t o the regressi on model, namely light intensity 5 000

    lx, aerati on rate 150 L·h

    - 1

    and agitati on rate 111 . 70 r·min

    - 1

    and forecast value of harvest yield ( dry

    weight) reached t o 2 . 293 g·L - 1

    . I n additi on, the inoculati on rate of 10% is suitable for the growth of

    S. platensis in the stirred phot obi oreat or .

    Key words: Spirulina platensis Geitl ; stirred phot obi oreact or ; orthogonal experi ment ; cultural conditi on;

    op ti mizati on

    螺旋藻 (Spiru lina Turp in s pp. )是成功开发并实

    现产业化生产的丝状多细胞微藻。国内外多数螺旋

    藻生产工厂都采用开放式跑道池培养系统 ,由于开

    放式培养系统存在许多不足之处 ,许多学者都在探

    索采用不同的封闭式培养系统生产螺旋藻 ,如螺旋

    管式光生物反应器半连续培养[ 1 ];封闭式太阳能管

    式光生物反应器 [ 2 ];或将小管成排安装在 2个南北

    朝向的光生物反应器上 ,采用太阳辐射能光自养生

    产螺旋藻[ 3 ];还有的学者建立了由 121个反应和

    134个代谢物组成的代谢网络 ,提出螺旋藻自养生

    长的全面新陈代谢网络结构[ 4 ]。

    机械搅拌式生物反应器是广泛用于规模培养微

    生物的生物反应器 ,具有技术条件成熟、 易于控制等

    优点 ,只要配套光源 ,就可成为培养微藻的光生物反

    应器 ,因此可利用现有发酵工程技术开展微藻的研

    究开发工作 ,国内外许多学者在这方面都做了尝

    试[ 5～7 ]。本研究采用搅拌式光生物反应器 ,通过正

    交实验法对螺旋藻培养过程中搅拌转速、 通气量和

    光照强度等培养条件进行优化组合 ,获得搅拌式光

    生物反应器中螺旋藻的最佳培养条件 ,并通过 DPS

    软件对正交实验结果进行二次多项式分析并建立相

    应的回归方程 ,为该反应器在微藻规模培养中的推

    广应用提供理论基础。

    收稿日期: 2004 - 10 - 29

    基金项目: 福建省自然科学基金资助项目 (B0001002)

    作者简介: 陈必链 (1963 - ) ,男,福建周宁人,博士,副教授,主要从

    事发酵工程和应用微生物的教学和科研工作。

    ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.1 材料和方法

    1 . 1 藻种来源

    钝顶螺旋藻 (S piru lina pla tensis Geitl)引自中国

    科学院典型培养物保藏委员会淡水藻种库。

    1 . 2 实验方法

    1 . 2 . 1 培养方法 采用 Zarr ouk培养基 , 500 mL三

    角瓶中培养液装量 200 mL,光照强度 2 500 lx (日光

    灯提供光源 ) ,连续光照 ,培养温度 30° C ±0 . 5° C。

    将活化培养至对数期的藻做为藻种 ,以一定的接种

    量移入 5 L玻璃搅拌式光生物反应器[ 8 ]

    中培养 , 10 d

    为 1个培养周期。光生物反应器装量 3 . 5 L (接种后

    体积 ) ,反应器内表面的光照强度为 1 100～5 000

    lx,连续光照 ,培养温度 30° C ± 0 . 5° C,搅拌转速 0～

    200 r·min

    - 1

    ,通气量 0～150 L·h

    - 1。实验于 2001

    年 3月至 2001年 12月和 2003年 8月至 2003年 12

    月在福建师范大学生物工程学院进行 ......