沙漠微藻管式光生物反應(yīng)器研制及其相關(guān)研究.pdf

1、本研究從新疆沙漠沙樣中已經(jīng)分離出的18株沙漠微藻中篩選出一株具有產(chǎn)油潛力的微藻，并對(duì)其生長的培養(yǎng)基進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。設(shè)計(jì)一種戶外規(guī)模培養(yǎng)沙漠微藻的管式光生物反應(yīng)器，并進(jìn)行實(shí)際加工組裝。戶外條件下，在三角瓶和所設(shè)計(jì)的管式光生物反應(yīng)器中對(duì)所篩選出的一株具有產(chǎn)油潛力的微藻進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，以期為今后微藻的工業(yè)化培養(yǎng)生產(chǎn)奠定一定的理論基礎(chǔ)。運(yùn)用稱重法測(cè)定了18株沙漠微藻的生物量，用氯仿-甲醇法和磷酸香草醛法測(cè)定了18株沙漠微藻的總脂含量和總脂濃度，并

2、計(jì)算了總脂收獲量。運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化微藻生長的培養(yǎng)基，以微藻生物量和總脂濃度為響應(yīng)值，進(jìn)行了Plackett-Burman篩選實(shí)驗(yàn)和Central Composite Design優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用AutoCAD2008制圖軟件繪制了所設(shè)計(jì)戶外培養(yǎng)沙漠微藻管式光生物反應(yīng)器的主體結(jié)構(gòu)圖和安裝的支架和立架圖，并實(shí)際加工。在戶外自然溫度和光照強(qiáng)度不可控的條件下，以所篩選出的具有產(chǎn)油潛力的微藻為實(shí)驗(yàn)藻，在三角瓶和所設(shè)計(jì)加工的管式光生物反應(yīng)器中進(jìn)行了相

3、關(guān)的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用Design-Expert8.0軟件及origin8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理和作圖。
　　本研究表明：⑴在18株沙漠微藻中篩選出一株具有產(chǎn)油潛力的微藻。通過生物量測(cè)定結(jié)果比較分析，表明藻株TLD2A1（650 mg/L）、TLD7B-5（600mg/L）、GTD3a-5（580mg/L）、GTD8A1（560mg/L）、GTD9c-2（550mg/L）五株生物量較大。通過總脂含量和總脂濃度測(cè)定結(jié)果比較分析表明

4、藻株GTD3a-5的總脂含量（33％）和總脂濃度（186mg/L）最高。綜上，從18株沙漠微藻中篩選出了一株具有產(chǎn)油潛力的微藻藻株GTD3a-5。⑵以GTD3a-5為實(shí)驗(yàn)藻株，優(yōu)化其生長的培養(yǎng)條件。通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)，以生物量和總脂濃度為響應(yīng)值，通過Plackett-Burman篩選實(shí)驗(yàn)得到了影響藻株GTD3a-5的生物量和總脂濃度的三個(gè)主要影響因子（NaNO3、CaCl2.2H2O、EDTA），并以這三個(gè)主要影響因子進(jìn)一步進(jìn)行了Centr

5、al Composite Design優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，最終分別建立了藻株GTD3a-5生物量和總脂濃度的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)回歸模型。通過響應(yīng)面法分析了兩者模型各因素之間的交互作用，得到了當(dāng)培養(yǎng)基中NaNO3濃度為150 mg/L、CaCl2.2H2O濃度為18 mg/L、EDTA濃度為20 mg/L時(shí)，可獲得藻株GTD3a-5的最大生物量，當(dāng)培養(yǎng)基中NaNO3濃度為50 mg/L、CaCl2.2H2O濃度為18 mg/L、EDTA濃度為20 mg

6、/L時(shí)，可獲得藻株GTD3a-5的最大總脂濃度。⑶根據(jù)微藻細(xì)胞的生長特性和環(huán)境要求設(shè)計(jì)加工了一套在戶外條件下培養(yǎng)沙漠微藻的氣升管式光生物反應(yīng)器，主要由光反應(yīng)管道、氣升管道、配氣裝置及附屬元件等組成。并在戶外條件下，以GTD3a-5為實(shí)驗(yàn)藻，進(jìn)行了藻株在三角瓶中的預(yù)實(shí)驗(yàn)和與光生物反應(yīng)器中的培養(yǎng)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過遮陰網(wǎng)的遮光處理可保證沙漠微藻在戶外自然溫度和光照強(qiáng)度不可控的條件下，在光生物反應(yīng)器中能夠正常連續(xù)生長七天，且微藻GTD