微藻生物反应器的研究进展
微藻生物反应器的研究进展
微藻生物反应器研究进展摘要：本文介绍了用于微藻培养的各种密闭式光生物反应器, 包括发酵罐式、管式和平板式生物反应器及光照系统。
概述了微藻生物反应器的研究历史、现状, 对我国在微藻生物反应器研究方面取得的进展以及微藻生物反应器应用前景进行了综述。
关键词：微藻；生物反应器；综述Abstract The hermetic photobioreactors used to cultivate microalgaewere introduced, including fermenter style, tubular and flat plate bioreactor. Illuminated system were also discussed.Overview of microalgae bioreactor history, current situation, reviewed the progress made by our country in microalgae bioreactor, as well as the prospects of microalgae bioreactor applications.Key word：Microalgae；Bioreactor；Review微藻是地球上最早诞生的重要生命类群, 是某些极端环境下的幸存者和适应者, 不少种类有数万年甚至十亿年发展的演化。
环境的变化曾导致许多生物物种灭绝, 却没有消灭最原始的生命类群微藻; 相反, 微藻强大的生命力使其家族在地球上广泛分布, 包括终年被冰雪覆盖的南北两极, pH 极高或很低的湖泊水潭、盐碱沼泽甚至盐度饱和卤水, 在大洋深处、火山口、地热温泉、干旱沙漠等生命极端环境中都有微藻繁衍生息。
我国藻类产量居世界首位。
藻类除了作为食品外,还是生产药物、保健品、饲料、轻化工及生物工程产品的重要原料。
进行鱼、虾、贝类的育苗和养殖需要大量的微型藻类作饵料, 藻类还与水处理和环境保护密切相关。
光生物反应器培养微藻的原理
光生物反应器培养微藻的原理
光生物反应器培养微藻的原理主要基于微藻的光合作用特性。
微藻在光合作用中，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放氧气。
光生物反应器则提供了一种受控的环境，支持微藻的生长和光合作用过程。
具体来说，光生物反应器通过控制系统对光、温度、营养物质等微藻生长所需条件进行调控，为微藻提供最佳的生长环境。
在反应器中，光能被特定波长的光源（如LED灯）提供，确保微藻能够吸收到所需的光能进行光合作用。
同时，反应器中的温度控制系统保持适宜的温度，确保微藻的正常代谢活动。
此外，反应器中的营养物质浓度也是影响微藻生长的关键因素。
通过向反应器中添加适量的营养物质（如氮、磷等），可以满足微藻生长所需的营养需求。
同时，反应器中的pH值、溶氧量等参数也需要进行监测和调控，以确保微藻生长环境的稳定。
通过这些调控措施，光生物反应器可以模拟微藻的自然生长环境，实现大规模培养微藻的目标。
这种培养方式具有高效率、低能耗、低污染等优点，因此在微藻生物能源、生物肥料等领域具有广阔的应用前景。
海洋浮游植物生物质转化的反应器技术研究进展
海洋浮游植物生物质转化的反应器技术研究进展海洋浮游植物是海洋生态系统中的重要组成部分，对海洋生物多样性和生态平衡具有重要作用。
近年来，随着对可再生能源的需求不断增加，海洋浮游植物生物质的转化成为了一个备受关注的研究领域。
本文将对海洋浮游植物生物质转化的反应器技术研究进展进行综述。
反应器是进行生物质转化的关键设备之一。
在海洋浮游植物生物质转化过程中，反应器的设计、工艺参数和操作条件的选择对反应效率和产物质量具有重要影响。
目前，常用的海洋浮游植物生物质转化反应器主要包括发酵反应器、微藻培养池和气固反应器等。
发酵反应器是一种常见的海洋浮游植物生物质转化反应器。
在发酵反应器中，浮游植物经过碾磨和消化等操作后，与微生物一起进行发酵，产生可用于生物燃料生产的气体或液体产物。
发酵反应器的设计主要依据反应物性质、微生物的酶系和反应条件等因素来确定。
同时，发酵反应器还需要考虑反应物的供应、产物的收集以及反应过程中产生的废水和废气的处理问题。
微藻培养池是海洋浮游植物生物质转化反应器的另一种常见形式。
微藻是一种常见的浮游植物，具有高光合效率和快速生长速度等特点，被广泛用于生物质能源生产。
在微藻培养池中，微藻通过光合作用将光能转化为化学能，并合成有机物质。
通过合适的培养条件和优化的操作策略，可以提高微藻的生长速度和产量，进而提高生物质转化效率。
气固反应器是一种利用海洋浮游植物生物质进行气相反应的装置。
在气固反应器中，气固两相之间通过化学反应进行能量转化和反应产物的合成。
气固反应器的设计主要考虑气体和固体之间的传质传热特性，以及反应物浓度、反应温度和反应压力等参数的控制。
通过合理设计和优化操作，可以改善反应效率和产物选择性。
近年来，随着海洋浮游植物生物质转化技术的不断发展，越来越多的反应器技术被应用于海洋浮游植物生物质转化研究中。
例如，微波辅助反应器可以通过加热和促进反应物分子的运动，提高反应速率和产物选择性。
超声波反应器可以通过声波的作用产生微小气泡，从而提高反应界面的接触效果，增加反应速率。
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展近年来，随着全球能源需求的增长和对可持续发展的追求，海洋藻类生物质被认为是一种潜力巨大的可再生能源资源。
藻类生物质利用不仅可以替代传统能源源，还具有减少温室气体排放和改善环境质量的优势。
在利用海洋藻类生物质的过程中，反应器技术的发展起到了至关重要的作用。
本文将对海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展进行探讨。
海洋藻类生物质利用的反应器技术主要集中在藻类培养、藻类退化与利用三个方面。
藻类培养反应器技术是海洋藻类生物质利用的关键环节。
目前，常见的藻类培养反应器包括传统的塔式反应器、光生物反应器、膜反应器等。
塔式反应器是最早也是最常用的藻类培养反应器之一。
它具有结构简单、操作方便的优势，但存在传质不均、气液分散不均匀等问题。
光生物反应器是利用太阳能光照提供光合作用所需的能量，通过控制反应器内部光线照射强度和照射时间，优化藻类培养环境。
膜反应器则通过使用半透膜分离和浓缩藻类细胞，提高藻类的生物质积累效率。
对于藻类退化与利用，反应器技术可以有效提高藻类生物质的产率和质量。
藻类退化主要包括干燥、破碎和提取等工艺步骤。
传统的藻类退化方法通常采用机械破碎和化学溶解等方式，但存在能耗大、操作繁琐、产品纯度低等问题。
近年来，超声波、微波和离子液体等新型退化技术被广泛应用于藻类生物质退化过程中。
这些新技术具有操作简单、退化效率高、产品纯度高等优点，对藻类生物质的利用具有较大的潜力。
利用反应器技术将退化后的藻类生物质进行高值化利用是另一个重要的研究方向。
藻类生物质的高值化利用主要包括油脂、蛋白质和多糖等方面。
以油脂为例，利用酶法、超临界流体萃取等技术可以高效地从藻类中提取油脂。
此外，利用藻类生物质生产生物柴油、生物氢和生物电等也是当前关注的研究热点。
这些高值化利用技术不仅能够增加藻类生物质的经济价值，还可以减少对传统石化能源的依赖，实现可持续发展。
在海洋藻类生物质利用的反应器技术研究中，仍存在一些亟待解决的问题。
海洋微生物大规模培养的反应器技术研究进展
海洋微生物大规模培养的反应器技术研究进展海洋微生物是指存在于海洋环境中的微小生物种群。
它们不仅是海洋生态系统的重要组成部分，也在地球的物质循环中发挥着重要的作用。
近年来，随着对海洋生态环境的不断研究，人们逐渐认识到海洋微生物的重要性，并开始关注如何利用海洋微生物进行有益物质的生产。
海洋微生物的大规模培养是研究和应用海洋微生物的关键技术之一。
然而，由于海洋环境的复杂性以及微生物自身的特性，海洋微生物的大规模培养面临着诸多挑战。
在过去的几十年中，科研人员们进行了大量的研究工作，取得了诸多进展，下面将对海洋微生物大规模培养的反应器技术研究进展进行详细介绍。
首先，海洋微生物的大规模培养需要合适的反应器。
反应器的设计应该充分考虑到微生物对营养物质、温度、氧气供应和废产物的需求和排出。
针对海洋微生物的生长特性，目前常用的反应器包括搅拌式反应器、气升式反应器和固定化床反应器等。
搅拌式反应器能够提供充分的氧气和营养物质，但受到气液传质的限制，适用于一些较为易培养的海洋微生物。
气升式反应器能够通过气体上升的方式提供充足的氧气，适用于需要高浓度氧气的海洋微生物。
而固定化床反应器则能更好地保持海洋微生物的生理状态，适用于较为难培养的微生物。
其次，在海洋微生物的大规模培养过程中，控制培养液的组成也是十分重要的。
海洋微生物的培养液应该提供充足的营养物质，包括碳源、氮源、磷源等，并且要维持适当的pH值和温度。
此外，海洋微生物的培养液还需要适当添加一些生长因子和辅酶等，以提高微生物的生长速度和产物的产量。
在培养液组成的优化方面，研究人员们通过试验和模拟等手段不断探索，以找到最适合海洋微生物生长的培养液配方。
另外，海洋微生物的大规模培养中，还需要控制培养条件的一致性。
培养过程中的温度、氧气含量、搅拌速度等条件对海洋微生物的生长和产物合成有着重要影响。
因此，保持培养条件的一致性对于获得稳定的培养结果至关重要。
为了实现这一目标，研究人员们采用自动化控制系统，对培养条件进行监测和调节，以保持培养条件的一致性和稳定性。
以微藻为原料的第三代生物燃料的研究概况
以微藻为原料的第三代生物燃料的研究概况摘要温室效应与石化能源紧缺已成为全球问题，生物燃料作为一种可再生且环境友好的替代能源受到人们的普遍关注。
不少微藻油含量高，环境适应性强，净碳值几乎为零，是第三代的生物燃料最重要的原料之一。
本文综述了目前海藻在生产生物燃料过程中的优势、培养方法、技术概况等，提出了目前存在的问题及未来的发展期望。
关键词：微藻;生物燃料;培养方法;转化技术AbstractBiofuel is payed more and more attention as a kind of renewable and environmentally friendly alternate energy source as global warming and fossil energy shortage are becoming global problems. Many microalgaes have higher oil content, better enironmental adaptation and net carbon value is almost to zero. It's the most important raw material of the third generation biofuel. In this article, the advantages of the process of microalgaes' producing biofuel at present, the training method and the outline of technology is reviewed in this article. The problems exists now and the future prospect are proposed as well.Key Words:Microalgae;Biofuel;Training;Method;Transforming Technology1 前言20世纪90年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。
微藻生物反应器中的产氢机制探究
微藻生物反应器中的产氢机制探究随着能源需求的不断增加和化石燃料资源的日益枯竭，寻求可持续性能源已经成为当前人类不可回避的挑战。
在这个挑战中，氢气作为一种高效、洁净能源受到了广泛关注。
然而，传统的氢气生产方式常常存在高能耗、高成本和对环境的负面影响等问题。
因此，寻找一种可行的低成本、高效率、环保的氢气生产方法变得迫在眉睫。
而微藻生物反应器中的产氢机制正是当前备受关注的一种实现这一目标的方法之一。
1.微藻生物反应器中的产氢微藻是一类富含多种营养物质和生物母体的生物，是目前研究生物能源之一。
微藻生物反应器可以利用光热能转化微藻的生长及代谢，去除生物体内的O2,产生N2,CO2, 和H2，为微藻生物质Utilization主要是藻对光学能量的接受并转化为化学能的过程。
具体来说，微藻生物反应器利用微藻对光热能的利用能力，通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，并同时释放氧气。
当缺氧环境产生时，微藻自身对供能的方式开始发生变化，进而促使微生物反应性质的出现。
在这种缺氧状态下，微藻开始代谢获得能量，通过一系列的反应，产生氢气。
其机制主要是通过微藻的代谢作用，将蔗糖等碳源经过氧化还原反应转化为氢气以及二氧化碳。
当微藻生物反应器中产生缺氧状态时，微藻产生的根茎体内的某些羟基酸开始发生环化，而环化过程中释放出氢离子，随后与过剩的电子和质子形成氢气。
这种产氢机制不仅能够将生物质转化为有用的高能化合物氢气，而且还可以促进微藻的生长。
2.微藻生物反应器中产氢机理的影响因素微藻生物反应器中的产氢机理不仅受微藻本身的特性影响，还会受到一系列环境因素的影响。
其中，温度、光强、pH值等因素对氢气生产效率的影响尤为显著。
2.1 温度微藻生物反应器中的产氢机理会因温度的变化发生变化。
一般来讲，微藻的代谢速率随着温度升高而加快，而在一定范围内可以促进产氢的机制，增加产氢速率和产氢量。
然而，过高或过低的温度都可能影响微藻生长和氢气产生。
2.2 光照光照是微藻生物反应器中的重要参数之一，对产氢的效果产生很大的影响。
微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展
微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展废水处理和生物质回收再利用是当前环境保护和可持续发展的重要议题之一。
微藻作为一类独特的生物资源，具有高效的废水处理能力和丰富的生物质潜力，近年来受到了广泛的研究关注。
本文将从微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
废水处理是微藻应用的重要领域之一。
微藻由于其高效吸收和转化废水中的氮、磷等营养物质的能力而被广泛应用于废水处理领域。
微藻通过吸附、吸收和生长的过程，能够将废水中的营养物质转化为生物质，实现废水中有害物质的去除和循环利用。
研究表明，不同种类的微藻在废水处理中具有不同的适应性和处理效果。
例如，硝酸盐藻（Chlorella vulgaris）对废水中的高浓度氮和磷有较好的吸收和生物转化能力，而高盐度藻（Dunaliella salina）则适应于高盐度废水的处理。
此外，一些微藻在废水处理过程中还能释放出氧气，提高废水中氧气的含量，促进废水中的有害物质的降解和去除。
除了废水处理，微藻还在生物质回收再利用方面发挥着重要作用。
微藻是一类丰富的生物质资源，其生物质中富含蛋白质、脂类和多糖等有价值的成分。
通过微藻的培养和收获，可以获得高蛋白质微藻粉、微藻油和微藻多糖等产品。
这些产品可以应用于食品工业、饲料工业、能源工业等领域，实现生物质的高效回收和利用。
研究表明，不同种类的微藻在生物质回收再利用方面具有差异性和特殊性。
一些藻类如蓝藻（Spirulina）、鱼腥藻（Schizochytrium）等能够产生高含量的蛋白质或油脂，适用于食品和能源领域；而一些硅质藻类如硅藻（Diatom）则具有丰富的可溶性多糖和二氧化硅含量，适用于生物材料和医药领域。
近年来，微藻在废水处理和生物质回收再利用方面的研究取得了一系列进展。
研究人员通过选择合适的微藻物种、优化培养条件和控制废水中的环境因素等方法，实现了高效的废水处理和生物质回收。
海洋浮游动物生物质利用的反应器技术研究进展
海洋浮游动物生物质利用的反应器技术研究进展海洋浮游动物是海洋生态系统中的重要组成部分，其生物质潜力巨大。
利用海洋浮游动物进行生物质利用，不仅可以提供可再生的生物资源，还有助于解决环境问题和发展可持续的能源。
为了更好地利用海洋浮游动物的生物质，近年来，研究人员在反应器技术方面做出了重要的突破和进展。
本文将对海洋浮游动物生物质利用的反应器技术研究进展进行综述。
一、生物质的提取技术海洋浮游动物生物质主要包括藻类和浮游动物，它们的生物质中富含蛋白质、多糖、脂肪酸等有机物质。
提取这些成分需要高效的技术。
传统的提取方法包括溶剂提取、酶解提取等，但这些方法存在着一定的问题，如提取过程中有机溶剂的使用会带来环境污染、酶解产物的回收困难等。
因此，研究人员开始探索新的提取技术。
超声波辅助提取技术是近年来被广泛应用于海洋浮游动物生物质提取的一种方法。
利用超声波的机械效应和热效应，可以加速细胞壁的破碎，使得细胞中的有用成分迅速释放。
此外，超声波还可以提高提取速度和提取率，减少能源和溶剂的使用。
因此，超声波辅助提取技术已被用于从海洋浮游动物中提取蛋白质、多糖等生物质。
二、生物质的利用技术海洋浮游动物的生物质在能源、食品、医药等领域具有广泛的应用前景。
以下将分别介绍利用海洋浮游动物生物质的三个主要领域的研究进展。
1.能源利用海洋浮游动物藻类是重要的生物质能源来源，其油脂含量较高，可以被用作生物柴油的原料。
研究人员通过光合作用培养藻类并提取其中的油脂，然后通过转化和精炼技术，将藻类油转化为生物柴油。
此外，藻类还可以被用来生产生物气体，如甲烷和氢气，这些气体是潜在的清洁能源。
2.食品利用海洋浮游动物中的蛋白质和多糖是优质的食品成分。
蛋白质是人体所需的重要营养成分，而多糖具有一定的保健功效。
研究人员通过生物质提取技术从海洋浮游动物中提取蛋白质和多糖，并对其进行纯化和功能改性，使其更适合食品加工。
此外，海洋浮游动物还可以被用来制作食品添加剂，如胶原蛋白和抗氧化剂等。
海洋微藻生物技术的研究现状与进展
海洋微藻生物技术的研究现状与进展王颖新生技0811 0820212132摘要：微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。
本文简要综述了海洋微藻生物培养技术的研究现状，并对其应用前景进行了展望，现代高新技术为海洋微藻的研究开发利用和产业化提供了更广阔的前景。
关键词：微藻、成分、培养技术、应用微藻是指一些微观的单细胞群体，是最低等的、自养的释氧植物。
它是低等植物中种类繁多、分布极其广泛的一个类群。
无论在海洋、淡水湖泊等水域，或在潮湿的土壤、树干等处，几乎在有光和潮湿的任何地方，微藻都能生存。
海洋微藻是海洋生态系统中的主要初级生产者 ,种类多 ,繁殖快 ,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其重要的作用。
近几十年来 ,随着现代生物技术的应用 ,分离鉴定手段的提高 ,遗传工程、基因工程等的迅猛发展 ,人类对海洋微藻的研究开发已进入一个崭新的时期。
由于海洋微藻营养丰富 ,富含微量元素和各类生物活性物质 ,而且易于人工繁殖 ,生长速度快 ,繁殖周期短 ,所以在医药、食品工业、环境监测、生物技术、可再生能源等方面具有广阔的应用前景。
1微藻中的多种成分微藻种类繁多，微藻细胞中含有：蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素（如Cu,Fe,Se,Mn,Zn等）等高价值的营养成分和化工原料。
微藻的蛋白质含量很高，是单细胞蛋白(SCP)的一个重要来源。
微藻所含的维生素A、维生素E、硫氨素、核黄素、吡多醇、维生素B12维生素C、生物素、肌醇、叶酸、泛酸钙和烟酸等增加了其作为SCP的价值。
藻中类胡萝卜素含量较高，具有着色和营养的作用，可用来防治癌症、抗辐射、延缓衰老,增强机体免疫力等生理作用。
化学合成均为反式的β-胡萝卜素，对人体有致癌、致畸的作用,而顺式异构体在抗癌、抗心血管疾病功能比全反式异构体高，藻粉中β-胡萝卜素含量高达14%。
微藻生物反应器的研究进展
产业化 的关键 技术之一 。
１ 微藻 和微藻 生物反应 器 的研究 历史及 其特点
为争夺技术上 的制高 点 ， 近年来 ， 国 、 国和 日本 美 德
等发达国家已经把海洋 生物技术列 为重点发展 方 向。尤 其是将海洋微藻的大规模培 养及其天 然活性物质 的分离 提取等技术放 在首位 。与 国外 相 比， 国的微 藻生物 技 我
冰雪覆盖 的南 北两极 ，Ｈ极 高 或很低 的湖 泊水 潭 、 碱 ｐ 盐
沼泽 甚 至 盐 度 饱 和 卤水 ， 大 洋 深 处 、 山 口 、 热 温 泉 、 在 火 地
目前 ， 藻类生物 反应器 已成 为高 效 、 快速 、 大量 培 养
藻类 的关键 设备 。在研究 、 发和生 产 中均 需使 用不 同 开 的光生物 反应器 ， 在反应体积扩大后 ， 的供 给往往受 到 光
维普资讯
・
６・ （ 总第 １３期） ５
水 利 渔 业
２０ ０ ７年 第 ２ ７卷 第５期
微 藻 生 物 反应 器 的研 究 进 展
孟春 晓 ， 高政权
（ 山东 理 工 大 学 生 命 科 学 学 院 ， 山东 淄 博 ２ ５４ ） ５ ０ ９
基础研究 ， 新型光生物反应器研制 ， 微藻 的高密度大规模 培养 ， 海洋赤 潮微 藻的大量 培养 、 分类 与鉴定 ， 微藻基 因 工程及微 藻生物活性物质的分离 纯化等多 方面进行 了系
统 的 研 究 ， 得 了较 大 的 进 展 Ｊ 取 。
强大的生命力使 其家族 在地球 上广 泛分 布 ， 括终 年被 包
干旱沙漠等生命极端环境中都有微藻繁衍生息 。 我 国藻类产量 居世 界首位 。藻 类 除 了作 为食 品 外 ， 还是 生产药 物 、 健品 、 保 饲料 、 轻化 工及生 物工程产 品 的 重要原料 。进行鱼 、 、 虾 贝类 的育苗 和养殖需要大 量的微 型藻类作饵料 ， 藻类还与水处理和环境 保护密切 相关… 。 微藻生物资源的开发对 于减缓土地 、 环境 、 能源 和人 口危 机， 弥补传统农作物 的不足与局 限 ， 以及促进传统农 业 向 工业化生产过 渡都具 有重 要 的意义。经过 ３ ０多年微 藻 工业化生产 以来 ， 人们逐渐意识 到 ， 藻工业发展 的潜 力 微
海洋藻类生物质产物利用的反应器技术研究进展
海洋藻类生物质产物利用的反应器技术研究进展随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的重视，海洋藻类生物质作为一种潜在的新型能源资源引起了广泛关注。
利用海洋藻类生物质产物进行能源转化和高值化利用具有巨大的经济和环境效益。
反应器技术在海洋藻类生物质产物利用中起着关键作用，具有提高效率、节约能源和资源的重要意义。
本文将就海洋藻类生物质产物利用的反应器技术研究进展进行综述。
一、海洋藻类生物质的特点与资源潜力海洋藻类是一类富含多种有机物质的生物资源，具有生长快、生物量大、生产周期短、可循环再生等优势，成为了研究人员关注的热点。
海洋藻类生物质主要包括藻类蛋白质、多糖、脂肪酸、矿物质等成分。
其中，藻类蛋白质含有丰富的氨基酸，具有较好的营养价值，可作为食品和饲料添加剂。
多糖在生物医药、食品工业和生物材料领域具有广泛的应用前景。
脂肪酸是生物燃料和化工原料的重要来源之一。
海洋藻类还富含大量矿物质，可用于制备肥料和药物。
海洋藻类生物质资源庞大，具有潜在的经济价值。
据统计，全球海洋藻类资源总量约为2.11亿吨，其中可利用资源约为1.23亿吨。
然而，目前海洋藻类生物质的利用率较低，主要原因在于其组分复杂、含水量高、生物质结构难以降解等问题。
反应器技术的发展为充分利用海洋藻类生物质资源提供了新的途径。
二、海洋藻类生物质产物反应器技术研究进展1. 海洋藻类生物质转化反应器技术海洋藻类生物质转化反应器技术主要包括生物催化反应和化学催化反应两个方面。
生物催化反应主要利用藻类产生的酶催化将藻类生物质转化为有用产品。
化学催化反应则通过一系列催化剂催化藻类生物质的裂解和转化过程。
这些反应器技术能够高效地将海洋藻类生物质转化为生物燃料、生物化工原料和生物有机肥料等产品。
2. 海洋藻类生物质降解反应器技术由于海洋藻类生物质的结构复杂，其降解过程较为困难。
海洋藻类生物质降解反应器技术通过研究降解酶的作用机理和调控方法，实现对藻类生物质的降解过程的有效控制。
转基因微藻作为新型生物反应器的研究进展
海洋通报卷76 25 基因微藻，可以表达具有较强的结合重金属的能力的外源金属硫蛋白 [7]，或者表达吡咯啉-5羧酸盐合成酶基因，在衣藻中诱导自由脯氨酸的积累- ( P5CS ) [8]。
这些研究开拓了转基因微藻在治理水体污染上潜在的应用前景。
转基因衣藻表达致病菌鲑鱼肾杆菌 (R enibacterium salmoninarum 的细胞外抗原蛋白该细菌在鲑鱼中引发肾病，用这种转基因衣藻喂养鲑鱼 ) ( )和兔，体内能够产生抗体，这种抗原蛋白通过叶绿体转化实现了表达美国专利号：( 20030022359 )。
另外据最近报道，在衣藻叶绿体中通过抗原蛋白的表达已获得重组疫苗 [9]。
等通过基因工程手段建立了光合自养的三角褐指藻Apt ( P haeodactylum tricornutum ) 一种硅藻的异养藻株。
即通过引入人红细胞的葡萄糖转运基因，使专性光合自养的三角( ) 褐指藻能够以葡萄糖为唯一碳源在黑暗的条件下生长 [2]。
作者已经克隆了人红细胞葡萄糖转运基因，并且构建了杜氏盐藻异养高效表达载体，最终建立杜氏盐藻硝酸盐还原酶突变株的异养工程藻株待发表，使得杜氏盐藻作为生物反应器生产口服疫苗及外源蛋白成为可 ( )能。
等通过遗传修饰衣藻产生氢气，这样产生的氢气廉价、干净且十分安全。
衣藻插Melis 入一个反义的序列来下调叶绿体硫酸盐透性酶的表达。
硫的缺乏或限制使正常产 CrcpSulp 氧光合作用还原，在光及大量自由氧存在的条件下，微藻通过其他细胞途径开始光合作用，产生氢气美国专利号：。
( 20030162273 )成功转化的转基因微藻1.2 目前成功稳定核转化的真核微藻有三大类：绿藻门，硅藻门和甲藻门。
近来，又报道了单细胞红藻P orphyridium 的叶绿体转化 [10]。
衣藻是绿藻门中遗传转化研究最好的转化系统 [3]。
最近衣藻的整个基因组序列已被测定 [11]，许多领域的研究显示它是最好的模式生物。
海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计和优化研究
海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计和优化研究引言海洋藻类是一类丰富的微型生物，具有重要的生态环境功能和经济价值。
在过去几十年中，人们对海洋藻类生物质的产生与培养进行了广泛地研究。
为了促进海洋藻类生物质产业的发展，高效的反应器设计和优化研究变得至关重要。
本文将探讨海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计和优化研究所涉及的关键要点。
一、反应器类型选择在海洋藻类生物质的产生与培养过程中，需要选择适合的反应器类型。
常见的反应器类型包括批处理反应器、连续流动反应器和柱式反应器等。
批处理反应器适用于小规模的实验室研究，连续流动反应器适用于大规模的生产过程，而柱式反应器则可以平衡批处理反应器和连续流动反应器的特点，适用于中小规模的应用。
选择不同类型的反应器应根据具体需求进行权衡。
二、反应器结构设计在海洋藻类生物质产生与培养的反应器设计中，反应器结构的设计是十分重要的。
合理的反应器结构可以提高混合效果，增加氧气传质效果，以及保障藻类生物质的均一分布。
常见的反应器结构设计包括搅拌式反应器、气-液-固体三相界面反应器和膜反应器等。
搅拌式反应器通过机械搅拌来提高混合效果，气-液-固体三相界面反应器可以增加氧气传质效果，而膜反应器可以实现连续流动的培养过程。
反应器结构设计需要根据具体的目标进行灵活调整，以优化藻类生物质的产生和培养效果。
三、培养条件控制在海洋藻类生物质产生与培养的过程中，培养条件的控制是关键的。
培养条件包括温度、光照、营养物质和pH值等。
温度是影响藻类生长和代谢的重要因素，不同的藻类对温度的适应性不同。
光照是藻类光合作用的重要能源来源，光照的强度和周期需要根据具体的藻类进行调整。
营养物质为藻类提供生长和代谢所需的养分，包括碳源、氮源、磷源和微量元素等。
pH值对藻类生长和代谢有重要的影响，不同藻类对pH值的适应性也不同。
因此，在反应器设计和优化研究中，要严格控制培养条件，以提高藻类生物质的产生效率。
四、氧气传质与CO2供给海洋藻类的生长需要足够的氧气和二氧化碳供给。
微藻培养中光生物反应器的研究进展
这种反应器最早出现在上世纪 ５ ０ 年代（ Ｄ ａ ｖ ｉ ｓ ， Ｔａｍｉｙａ， １９５３），Ｐｉｒｔ［４］等已建立了细管（管径１ｃｍ）光生物反 应器的设计和操作理论及计算机控制装置，在这个基础 上， Ｔｏｒｚｉｌｌｏ等［５］设计和建造了双层管道式光生物反应器 用于螺旋藻的室外培养。为了提高光能利用率，Ｌ ｅ ｅ ＬｅｅＹ． Ｋ 等［６］和 Ｍｉｙａｍｏｔ 等［７］都对水平设置的管道进行改 进，采用α－ 斜管或螺旋盘管式光生物反应器，并作了 大量的基础理论和应用研究。在诸多的封闭式光生物反 应器中，管状光生物反应器发展最快，其可靠性，有
２ 封闭式光生物反应器
封闭式光生物反应器开发虽已有近 ５０ 年的历史，但 最快的进展还是近 １０ 年的事。２０ 世纪 ９０ 年代以来，涌 现出了大量有关专利。与开放式光生物反应器相比，封 闭式光生物反应器具有以下优点：（１）无污染，能实现单 种、纯种培养。（ ２ ） 培养条件易于控制；（ ３ ） 培养密度 高，易收获；（ ４ ） 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。（５） 有较高的光照面积与培 养体积之比，光能和 Ｃ Ｏ ２ 利用率较高等突出优点。因 此近年来在国外研制和开发利用较快，已实现了高密度 商业化培养。目前，一般封闭式光生物反应器有：管 道式、平板式、柱状气升式、搅拌式发酵罐、浮式 薄膜袋等。 ２．１ 管道式光生物反应器
774 2006, Vol. 27, No. 12
大规模培养海洋蓝绿藻的反应器技术研究
大规模培养海洋蓝绿藻的反应器技术研究海洋蓝绿藻是一种重要的微生物资源，具有广泛的应用前景。
海洋蓝绿藻可以通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，具有净化海洋环境和改善生态系统的潜力。
同时，海洋蓝绿藻还具有丰富的蛋白质、多酚类物质和抗氧化物质等生物活性物质，被广泛用于食品、药品、化妆品、能源等领域。
因此，研究大规模培养海洋蓝绿藻的反应器技术对于促进海洋资源的可持续利用和生物工程的发展具有重要意义。
在大规模培养海洋蓝绿藻的反应器技术研究中，一个重要的方面是选择合适的培养反应器。
目前，常用的反应器类型包括柱状反应器、扁平反应器和槽式反应器等。
这些反应器具有不同的特点和适用范围。
柱状反应器适用于蓝绿藻的连续培养，可以实现高密度培养和持续生产。
扁平反应器适合于藻类的附着生长，可以增加光照面积和提高光合作用效率。
槽式反应器则适用于大规模商业化生产，具有较高的培养密度和生物转化能力。
选择合适的反应器类型需要综合考虑藻种特性、培养需求和生产规模等因素。
另一个关键的方面是控制培养条件和优化培养过程。
海洋蓝绿藻对温度、光照、pH值、氮源和碳源等因素的敏感性较高，对培养条件的变化较为敏感。
因此，控制培养条件对于蓝绿藻的生长和生产具有重要影响。
在培养过程中，合理调节培养基的成分和配比，优化培养条件的同时还需要考虑藻种的特性和培养需求。
同时，通过调节培养基中的微量元素和生长因子的含量，可以促进海洋蓝绿藻的生长与代谢产物的积累。
除了选择合适的反应器和优化培养条件，培养藻类的水质处理也是大规模培养海洋蓝绿藻的重要环节。
由于海洋环境中存在多种杂质和有害物质，藻类培养过程中容易受到污染，影响培养效果和产物质量。
因此，采用合适的水质处理技术对培养水进行处理至关重要。
传统的水质处理技术如过滤、氯化和臭氧处理等可以有效去除悬浮物和细菌等污染物。
进一步地，利用生物处理技术如生物滤池和植物吸附等方法，可以去除水中的有机污染物和重金属等有害物质。
微藻生物反应器的研究进展
微藻生物反应器的研究进展
孟春晓;高政权
【期刊名称】《水利渔业》
【年(卷),期】2007(27)5
【摘要】微藻在转化太阳能和生产各种代谢产物方面有着无可比拟的优越性.因其独特的营养和药用价值等,微藻被广泛应用于食品、医药、饲料、甚至能源等诸多领域.生物反应器是微藻大量培养的一场革命,它使微藻高效、大规模化生产成为可能.概述了微藻生物反应器的研究历史、现状,对我国在微藻生物反应器研究方面取得的进展以及微藻生物反应器应用前景进行了综述.
【总页数】3页(P6-8)
【作者】孟春晓;高政权
【作者单位】山东理工大学生命科学学院,山东,淄博,255049;山东理工大学生命科学学院,山东,淄博,255049
【正文语种】中文
【中图分类】Q949
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4.大规模微藻光生物反应器的研究进展 [J], 刘玉环;黄磊;王允圃;阮榕生;郑洪立;巫
小丹;万益琴
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万方数据２００７年第２７卷第５期水利渔业（总第１５３期）－７・水池培养微藻也是一种生物反应器技术，但其效率比较低。
研究较多的是利用封闭的光生物反应器来培养微藻，但这项技术目前还未达到大规模实用化的阶段。
有些海洋异养微藻可以通过发酵进行培养，这也是一种生物反应器技术。
美国有公司利用发酵法培养异养微藻，生产ＥＰＡ和ＤＨＡ，已经达到工业化生产的阶段”ｏ。
随着研究的继续深入，ＥＰＡ和ＤＨＡ新的生理功效及作用机理将不断被发现和揭示；然而，短缺的ＰＵＦＡ生物资源却始终制约着ＥＰＡ和ＤＨＡ的广泛应用，积极寻找廉价的ＤＨＡ和ＥＰＡ生物资源已成为一种迫切要求。
国外较早开展了ＰｕＦＡ生物资源开发和利用的研究工作，发现海洋徽藻具有大规模生产ＰｕＦＡ的潜力，并取得了不少成就”Ｊ。
利用海洋微藻生产多不饱和脂肪酸的研究始于２０世纪舳年代初期，并且多以自养微藻生产ＤＨＡ和ＥＰＡ为主，其中的三角褐紫藻、紫球藻、盐生微小绿藻、球等鞭金藻、硅藻等当时被认为最有可能实现微藻产业化，但其结果并不尽人意”１。
开放大池培养微藻存在极低的产量和难以对一些高纯度、高价值的产品进行纯种培养的缺陷，使其在推广微藻大规模培养上受到诸多因素的限制。
培养过程受光照、温度等自然环境影响较大，并且易被真菌、原生动物和其它杂藻污染，同时水分蒸发严重，二氧化碳供给不足ｏ“。
这峰因素最终都将导致细胞培养密度偏低，ＰｕＦＡ含量不高，使得采收成本过高。
因此，人们又设计出密闭光生物反应器，基本上可以解决上述问题，并通过控制培养液浓度实现了连续培养。
现在的光生物反应器已经发展为柱式光照发酵罐、管式及板式恒化反应器以及可实现培养条件计算机在线控制的光纤式光生物反应器等多种类型。
利用密闭式光生物反应器培养微藻，能减少污染发生，可提高产量６０％一３００％，同时还可以降低收获成本。
然而，密闭式利用光生物反应器依然存在着许多不足”ｏ，例如培养后期由于细胞浓度的升高，限制光的穿透，降低了光照效率；在培养过程中由于水压增加，使细胞受到损伤；利用海洋微藻生产多不饱和脂肪酸反应器内容易累积氧气，降低脂肪酸的去饱和程度；反应器和生物传感器上易发生附着，这种培养技术成本也较高。
因此制约微藻工业化生产的发展。
为了解决高效廉价这个困扰微藻产业多年的封闭式光生物反应器的设备难题，一种新型结构的封闭式光生物反应器——“膜式气袋内光源太阳能光生物反应器”应运而生，它具有结构简单、造价低廉、运行可靠、适应性强、单位体积培养液受光面积大、微藻产量高且质量好等优点；并且可以调整光质，从而达到微藻产品成份的定向培养。
所以非常适合于微藻生物资源的大规模开发应用，有极大的开发潜力”’。
利用膜式气袋内光源太阳能光生物反应器设备及配套技术，处理有机废水及工厂排人的二氧化碳废气，可以在治理环境污染的同时，生产出具有很高经济价值的微藻及深加工附加值高的新型生物医学产品、功能性食品、动物免疫抗病饲料添加剂、高生物效价的人类及动物食品蛋白源等。
同时，还可以利用工厂排放的二氧化碳废气为原料，廉价地通过光合作用对二氧化碳进行再生，开发燃料油、燃料气等微藻绿色再生能源产品．获取新能源。
同时，膜式气袋内光源太阳能光生物反应器相配套的微藻养殖技术及微藻干燥技术也正在研究中。
这项新型的干燥技术可解决因微藻产品干燥成本过高而制约微藻产品普及应用的瓶颈。
可以大幅度降低微藻的生产成本，并且由于采用了低能耗的低温干燥技术，还可以最大限度地保护微藻所含的生命活性物质，提高产品质量和产品价值。
气升式光生物反应器是另一种封闭式高效光生物反应器。
与高等植物一样，藻类靠太阳光能进行光合作用，利用水和二氧化碳合成有机物，同时放出氧气。
它的代谢类型与微生物发酵有重要区别。
作为一类光生物反应器（ｐｈ０１０ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ）的藻类生物反应器，光能利用和无机碳源供应是设计中应重点考虑的问题。
在发酵罐设计中，要充分保证氧气的供应和有效传递，以满足微生物代谢和生长的需要。
相反，藻类生物反应器要防止溶解氧过饱和，因为氧气过多会抑制Ｒｕｂｉｓ∞的活性，使光合作用的效率降低。
气升式生物反应器是根据藻类的生物学特性，以实用化和无人值守下长期运转为目标进行选型和设计的“…。
这是一种新型的外照光、内循环、正向导流、通气管下行式的光生物反应器。
由反应器主体、光照系统、三参数（温度、ｐＨ、溶解氧）或单参数检测系统组成，也可根据需要灵活组合。
二氧化碳配气装置可配制不同浓度的二氧化碳，以便为反应器中的藻类提供无机碳，以满足其光合作用的需要。
该类型藻类生物反应器已用于螺旋藻生产厂藻种、水产育苗的饵料微藻的大量培养、藻类高值化产品生产和大型海藻细胞工程育苗等方面，均已获预期的良好效果”“。
根据实际应用结果，并与其它各类光生物反应器比较，这种气升式反应器的优点是：①造价低、易操作、实用性强，可在无人值守条件下长期运转；②占地面积小，光能利用效率和产量高；③结构简洁，可防止藻类附壁、缠绕和形成死角，有利于长期培养；④搅拌装置湍动温和均匀，剪切力小，不损伤藻类，循环速度高并形成湍流，提高光能利用效率，可实现高密度培养；⑤培养液无氧饱和。
温度不会异常升高，不需要附加脱氧装置，不需要采用附加的降温装置和措施。
中国科学院工程研究所集多年研究反应器的丰富经验，研制了系列新型气体提升式光生物反应器。
该反应器气液中混合充分、剪切力低、传质性能好；同时，该反应器结构简单、性能稳定、易于放大，面板式设计使操作更简便，可广泛应用于藻类及其它光台生物细胞的悬浮培养““。
目前已经完成２Ｌ和２０Ｌ光照反应器，２Ｌ光生物反应器广泛应用于实验室的微藻、大藻和植物细胞的培养研究，便于摸索培养工艺、条件实验、考察多因子的影响规律。
考虑研究工作的需要，该光生物反应器设计了光照定时控制和光强调节系统，可满足不同培养体系对光照条件的要求。
培养过程中的温度、ｐＨ、溶氧可以实现在线控制，设置了多路供气系统。
２０Ｌ光生物反应器主要用于微藻、大藻和植物细胞 万方数据 万方数据微藻生物反应器的研究进展作者：孟春晓， 高政权， MENG Chun-xiao， GAO Zheng-quan作者单位：山东理工大学生命科学学院,山东,淄博,255049刊名：水利渔业英文刊名：RESERVOIR FISHERIES年，卷(期)：2007，27(5)被引用次数：0次参考文献(16条)1.李峭菊微藻在食品、化工及能源方面的应用 1996(05)2.张建民.刘新宁可利用微藻的种类及其应用前景[期刊论文]-资源开发与市场 2005(01)3.刘晶璘.张嗣良封闭式光生物反应器研究进展[期刊论文]-生物工程学报 2000(02)4.吴忠兴.庄惠如.陈坚利用微藻培养生产DHA的研究进[期刊论文]-江西农业大学学报(自然科学版) 2002(05)5.温少红海洋微生物DHA研究概况[期刊论文]-中国海洋药物 2002(01)6.胡爱军.丘泰球.梁汉华利用海藻生产EPA和DHA[期刊论文]-中国油脂 2001(04)7.古绍彬.虞龙.向砥利用海洋微藻生产DHA和EPA的研究现状及前景[期刊论文]-中国水产科学 2001(03)8.王长海.鞠宝.董言梓光生物反应器及其研究进展 1998(06)9.Grima E M.Sanchez J A.Garcia D Outdoor culture of Isochrysis galbana ALII-4 in a closed tubular photobioreactor 1994(02)10.康瑞娟.蔡昭铃.施定基用于微藻培养的气升式光生物反应器[期刊论文]-化学反应工程与工艺 2001(01)11.Pirt S J.Lee Y K.Walach M A tubular bioreactor for photosynthetic production of biomass from carbon dioxide:Design and performance 198312.孙卫明.麦康森.孙世春气升式管状生物光反应器的设计与培养条件优化[期刊论文]-齐鲁渔业 2001(03)13.张栩.戢涌骋.周百成气升式藻类光生物反应器的应用研究[期刊论文]-海洋科学 2000(05)14.许波.王长海微藻的平板式光生物反应器高密度培养[期刊论文]-食品与发酵工业 2002(01)15.王义琴.尹良宏.王鹏小球藻的分子生物学研究进展[期刊论文]-遗传 2004(03)16.孙勇如小球藻--新型的生物反应器 2004(10)相似文献(10条)1.学位论文马冬冬基于微藻的光-膜组合式生物反应器处理海水养殖业废水2005近年来，海水养殖业的迅猛发展给我国近岸海域环境带来了严重的负面影响。
由于海水养殖业废水排放标准尚未颁布，养殖废水大多未经处理而直接排入海中。
海水养殖业废水具有排放量大、氮磷营养盐丰富的特点，直接排放极易造成海域富营养化。
目前，尚没有成熟的处理技术能高效去除海水养殖业废水中氮磷营养盐。
本研究在综述国内外海水养殖业废水处理技术现状的基础上，提出利用海洋微藻吸收营养盐以达到净化养殖业废水的目的。
在温度为25～28℃时，比较了亚心形扁藻(Platymonassubcordiformis)、青岛大扁藻(PlatymonashelgolandicaVar.tsingtaoensisTsengetT.J.Chang)、盐藻(Dunaliellasp.)、微绿球藻(NannochloropsisOculata)、小球藻(ChlorellaMarine)、三角褐指藻(PhaeodactylumTricornutum)、新月菱形藻(NitzschiaClosterium)、牟氏角毛藻(ChaetocerosMuelleri)、中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、等鞭金藻3011(IsochrysisgalbanaParke)、湛江等鞭藻(Isochrysiszhanjiangnsis)、绿色巴夫藻(Pavlovaviridis)等12种常见微藻在人工配制的海水养殖业废水中的生长情况及其对4种营养盐的吸收能力。
研究发现：除了新月菱形藻和三角褐指藻因对温度不适应而大量死亡外，其余10种微藻的细胞密度在6d培养期间都有不同程度的增长。
对废水中PO43--P去除率最高的5种微藻依次为：亚心形扁藻、小球藻、牟氏角毛藻、绿色巴夫藻、湛江等鞭藻；对废水中NH4+-N去除率最高的5种微藻依次为：亚心形扁藻、青岛大扁藻、牟氏角毛藻、等鞭金藻、小球藻。
由于海水养殖业废水中的营养盐以无机磷(PO43--P)和氨氮(NH4+-N)为主，为了能够同时有效地去除这两种污染物，设计基于微藻的废水处理工艺时，应选择亚心形扁藻、小球藻或牟氏角毛藻作为材料。