7讲第1节-微藻特点与培养技术

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（三）微藻生产生物制品的特点
利用太阳能和CO2通过光合作用生产有机物，生长 速度快、效率高、能耗低。 可以利用贫瘠土地、盐碱地等极端环境：杜氏藻 是真核生物中最耐盐的生物，能在5.5 mo l/L 饱 和盐浓度中生存。螺旋藻最耐碱的生物，能在 pH11以上还能存活。 微藻培养简单，容易产业化。 微藻提取有效成分不需要复杂的前处理。
（一）微藻的营养模式
模式 能源 碳源
Baidu Nhomakorabea
光能自养
光
二氧化碳
混合营养/兼性异样 光
有机碳和二氧化碳
光能异养
光
有机碳
化能异养
有机物
有机碳
（二）微藻培养技术
1.光能自养培养 （1）敞开式培养
跑道池
（2）密闭式光生物反应器培养
光生物反应器（Photobioreactor）是设计有光源系统的 主体为透明材料的生物反应器，主要用于可进行光合作 用的微藻、植物细胞、光合细菌的培养。优点：
1896
1920
1987
2006
第四篇 生物制品生产 第7讲 微藻培养与应用
微藻生物柴油
雨生红球藻的虾青素（红色类胡萝卜素） 赋予火烈鸟鲜艳的色彩
太空工厂
高真空、强辐射和零重力，加工生产某些性能优 异的新材料（例如大型单晶体）、新产品（高纯 度药品）的大型航天器。 开发月球或其他行星上的原材料，远空间研究实 验室、太阳能发电站和永久性空间住宅等。
5.环境净化：废水利用
6.太空站：安保系统
（五）三大经济微藻
1.螺旋藻Spirulina
数百年前非洲一些部落就将螺旋藻制成藻 饼食用。 螺旋藻是人类迄今为止所发现的最优秀的 纯天然蛋白质食品源，被联合国粮农组织 和联合国世界食品协会推荐为“二十一世 纪最理想的食品”。例如： （1）蛋白质含最高达60～70%，相当于小 麦的6倍，猪肉的4倍，鱼肉的3倍，鸡蛋 的5倍，干酪的2.4倍，且消化吸收率高达 95%以上。 特有的藻蓝蛋白（phycocyanin）： 1）具有抗癌，促进细胞再生功能。
2.小球藻Chlorella 一百多年前生物学家拜尔尼克（M.W.Beyernick）博士发 现；把希腊文Chlor(绿色)和拉丁文表示细小物质Ella组 合，将其命名为Chlorella。因为它的直径只有3～8微米。 形状呈圆球形。 营养全面而丰富，含有8种必需氨基酸和丰富的维生素及 铁、锌、钙、钾等矿物质。 有丰富的叶绿素，有吸附毒素的作用。 小球藻有免疫调节作用，抗氧化，清除自由基延 缓衰 老；有降血压作用；对大肠杆菌和病毒感染，能起到抑 制作用。对预防消化性溃疡、调节血脂、防治贫血有辅 助作用。
3.杜氏藻Dunaliella 细胞内常含有大量胡萝卜素，致细胞呈橘红色 。 环境不良时 ，细胞内的结构常为所含的血色素 所掩盖。本属是盐生藻类，见于许多盐湖、盐池 及一些含盐量高的水体中。
天然β一胡萝卜素不仅仅是优良的食品天然色 素，而且具有很强的抗氧化作用，是多种癌细胞 的良好抑制剂。
二 微藻培养技术
2）天然食用色素，纯蓝，食品、化妆品。 3）新型荧光标记物，荧光强度比常用的 荧光素强30倍。成荧光探针。进口，非常 昂贵：147.2美元/毫克。
（2）维生素及矿物质含量极为丰富：B1、B2、B6、 B12、维 生素E、维生素K等，并含锌、铁、钾、钙、镁、磷、硒、碘 等微量元素。类胡萝卜素含量是胡萝卜的1.5倍，维生素B12 含量是猪肝的4倍，铁含量是菠菜的23倍，是铁含量最丰富的 食物。 （3）不饱和脂肪酸：含有大量的γ-亚麻酸等人体必需的不 饱和脂肪酸。 （4）多糖：具有抗辐射，增强免疫效果。 （5）叶绿素：含量极为丰富，是普通蔬菜含量的10倍以上。 （6）脂肪：含量只有5%，且不含胆固醇，可使人体在补充必 要蛋白时避免摄入过多热量。
特点：指在无光照条 件下，利用外源有机 物包括糖类、蛋白水 解物、有机酸等生长。
异养培养优点
生长速度快、细胞密度高。
便于生产过程的控制及稳定生产。 解除了光对微藻生长的限制，降低了微藻生产成本。
可采用微生物培养中的成熟技术及设备（例如发酵罐)， 易于规模放大。
3.微藻培养举例 （1）自养
（2）混养
补充文献
小结
微藻特点与应用领域 微藻光自养：光生物反应器
微藻异养/混养
谢谢
培养密度高，收获效率也显著提高。
培养条件易于控制，易于实现高密度培养，对代谢产物 积累有利。 无污染，可实现纯种培养。 不受地域环境限制，生产期长。
适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产 物产品的生产。
鼓泡式、气升式
管道式（垂直式）
管道、平板倾斜式
管道式（螺旋式）
平板式
箱式
1.微藻培养的光生物反应器特点
2.微藻培养生产代谢产物的相关工艺技术
第1节 微藻特点与培养技术
一 引言
（一） 定义
藻类分为原核藻类和真核藻类，含有叶绿体，可以进行光合 作用。 微藻（Microalgae）一般是指那些在显微镜下才能辨别形态 微小的藻类。 迄今已知的藻类约有30 000余种，其中微藻约占70％。可食 用的藻类有50多种。
许多微藻可产生有生理活性的化合物。
营养价值高：多糖、蛋白质、色素、微生物、微 量元素。。。。。。
（四）微藻应用领域
微藻在能源、医药、食品、水产养殖、化工、环 保、农业及航天等领域有着重要的应用价值。 1.水产养殖：饵料
2.保健品、功能食品：片剂、粉剂、添加剂
3.转基因药物：可以食用 4.生物能源：生物柴油、氢
（二）分类
微藻有原核微藻和真核微藻两大类。 根据微藻生长环境可分为水生微藻、陆生微藻和 气生微藻三种生态类群。 水生微藻又有淡水生和海水生之分，根据分布又 可分为浮游微藻和底栖微藻。 已工业化生产或有应用价值、能大量培养的种类 分别属于4个门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红 藻门。
蓝藻门(Cyanophyta)是能进行光合作用的原核生 物，一般呈蓝色。有1个纲――蓝藻纲和3个目。 蓝藻门在大约35亿年前就已在地球上出现。 蓝藻和细菌在细胞结构与生物化学性质方面很类 似，结构简单，无真正的细胞核和细胞器，主要 通过细胞分裂进行增殖，能进行光合作用放出O2。 35亿年前细菌、蓝藻出现，进行光合作用，放出 氧气。改变了大气组成与特点，为生物进化及高 等生命诞生起了非常重要的作用。
新型光源系统
问题：微藻密闭式光生物反应器以什么形状 为主？为什么？ 光程短，利于光吸收，减少光衰减的影响。
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微藻户外生 物反应器培 养比较
2.混养、异养培养
（1）混养
特点：有光照的条件 下，既利用CO2进行 光合作用又利用外源 有机物生长，培养。 （2）异养
太空农场
受控生态生保系统 （Controlled Ecological Life Support System, CELSS）：在太空依 靠繁殖绿色植物 （蔬菜、藻类等） 解决航天员所需的 食物、氧气和水等 最基本物资的供应。
微藻的危害 赤潮、水华爆发
本讲主要内容 1.微藻特点与培养技术 2.微藻应用举例 本讲关键问题