微藻生物反应器的研究进展
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利用海洋微藻生产多不饱和脂肪酸的研究始于 20 世纪 80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 [6 ] 。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 [7 ] 。这些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 。
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 (photobioreactor)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 Rubisco 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 [10 ] 。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 [11 ] 。
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% ～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 [8 ] , 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 。
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 。
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 [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 ,取得了较大的进展 [2 ] 。
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 、开发和生产中均需使用不同 的光生物反应器 ,在反应体积扩大后 ,光的供给往往受到 限制 ,尤其当细胞密度达到较高时 ,提高反应器的受光面 积体积比已成为光反应器设计的重要参数之一 。从培养 对象考虑 ,要求反应器内混合均匀 、剪切力小 、气体供给 定量和均匀 、密封性能好 、接种 、加 (排 )料和长时间运转 不易染菌等 。藻类光生物反应器具有很多优点 : ①结构 简单 ,微生物在其中繁殖快 ; ②光合自养 ,是光合基因研 究的理想模式宿主 ; ③培养成本低廉 ; ④可保存优质的基 因库 ; ⑤无毒 ,且营养丰富 ,有避免提纯 、直接应用的潜 力 ,是有开发前景的新型生物反应器 。光生物反应器与 已有的各种生物反应器的根本区别在于需要满足光合生 物对光质 、光强和光周期的要求 。光生物反应器的应用 领域广泛 ,主要为微藻 、植物细胞和组织的培养 、大藻的 细胞育种和育苗等 。
收稿日期 : 2007 - 02 - 12 基金项目 :国家自然科学基金项 ( 30671126 ) ;山东理工大学
自然科学基金 (4040 - 306017) ;山东理工大学博士启动基金项目 ( 4041 - 405017; 4041 - 405016) .
通讯作者 :高政权 , E - mail: zq7723@126. com 作者简介 :孟春晓 , 1977年生 ,女 ,博士 ,副教授 ,主要从事藻 类基因工程研究 。
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入的二氧化碳废气 ,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
2 微藻生物反应器的应用及进展
利用生物反应器培养微藻开发海洋生物活性物质 , 已成为世界上的一个研究热点 。从广义上讲 ,用开放的
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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 。
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 [1 ] 。 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 30 多年微藻 工业化生产以来 ,人们逐渐意识到 ,微藻工业发展的潜力 取决于生物反应器技术的发展 ,而这也是微藻生物技术 产业化的关键技术之一 。
2007年第 27卷第 5期Leabharlann Baidu 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 [4 ] 。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 ,发现海洋微藻具 有大规模生产 PUFA 的潜力 ,并取得了不少成就 [5 ] 。
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合生物细胞的悬浮培 养 [12 ] 。目前已经完成 2 L 和 20 L 光照反应器 , 2 L 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 。
生物反应器是实现生物技术产品工业化的最重要环 节 ,它是连接上游技术和产业化的桥梁 。藻类光合物反 应器一般分两种类型 :开放式和是封闭式 。开放式光合 生物反应器以开放式跑道水池为主 。 20 世纪 60 ～70 年 代开始被美国 、以色列等发达国家应用于工业污水处理 ; 80～90年代起在中国 、美国 、日本等国应用于保健品的生 产 [3 ] 。封闭式光合生物反应器的种类很多 ,有管状 、板 状 、筒状等 。封闭式光合生物反应器的研究开发应用于 大型海藻养殖产业 ,将为大型海藻的细胞工程育苗技术 的研究和产业化提供必备的条件 ,还应用于微藻大规模 培养 、微藻生物活性物质的开发与生产 、生物再生能源的 研究与生产 、单细胞生物的蛋白生产 、海洋生物制药 、生 物天然食品色素的开发利用 。
关键词 :微藻 ;生物反应器 ;研究进展 中图分类号 : Q949 文献标识码 : A 文章编号 : 1003 - 1278 (2007) 05 - 0006 - 03
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 。
·6· (总第 153期 ) 水 利 渔 业 2007年第 27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 255049)
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 。
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 ,美国 、德国和日本 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 ,我国的微藻生物技 术起步较晚 ,于 20世纪 50年代中期才开始对小球藻和栅 藻等微藻进行相关研究 ; 70～80年代主要对螺旋藻 、盐藻 及一些固氮蓝绿藻的大量培养及应用进行了研究 ,并取 得了一定的成绩 ; 90 年代是我国微藻生物技术发展的快 速时期 。中国科学院有关研究所及高校相关单位在微藻
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 (photobioreactor)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 Rubisco 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 [10 ] 。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 [11 ] 。
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% ～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 [8 ] , 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 。
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 。
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 [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 ,取得了较大的进展 [2 ] 。
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 、开发和生产中均需使用不同 的光生物反应器 ,在反应体积扩大后 ,光的供给往往受到 限制 ,尤其当细胞密度达到较高时 ,提高反应器的受光面 积体积比已成为光反应器设计的重要参数之一 。从培养 对象考虑 ,要求反应器内混合均匀 、剪切力小 、气体供给 定量和均匀 、密封性能好 、接种 、加 (排 )料和长时间运转 不易染菌等 。藻类光生物反应器具有很多优点 : ①结构 简单 ,微生物在其中繁殖快 ; ②光合自养 ,是光合基因研 究的理想模式宿主 ; ③培养成本低廉 ; ④可保存优质的基 因库 ; ⑤无毒 ,且营养丰富 ,有避免提纯 、直接应用的潜 力 ,是有开发前景的新型生物反应器 。光生物反应器与 已有的各种生物反应器的根本区别在于需要满足光合生 物对光质 、光强和光周期的要求 。光生物反应器的应用 领域广泛 ,主要为微藻 、植物细胞和组织的培养 、大藻的 细胞育种和育苗等 。
收稿日期 : 2007 - 02 - 12 基金项目 :国家自然科学基金项 ( 30671126 ) ;山东理工大学
自然科学基金 (4040 - 306017) ;山东理工大学博士启动基金项目 ( 4041 - 405017; 4041 - 405016) .
通讯作者 :高政权 , E - mail: zq7723@126. com 作者简介 :孟春晓 , 1977年生 ,女 ,博士 ,副教授 ,主要从事藻 类基因工程研究 。
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入的二氧化碳废气 ,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
2 微藻生物反应器的应用及进展
利用生物反应器培养微藻开发海洋生物活性物质 , 已成为世界上的一个研究热点 。从广义上讲 ,用开放的
© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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 。
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 [1 ] 。 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 30 多年微藻 工业化生产以来 ,人们逐渐意识到 ,微藻工业发展的潜力 取决于生物反应器技术的发展 ,而这也是微藻生物技术 产业化的关键技术之一 。
2007年第 27卷第 5期Leabharlann Baidu 水 利 渔 业 (总第 153期 )
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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 [4 ] 。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 ,发现海洋微藻具 有大规模生产 PUFA 的潜力 ,并取得了不少成就 [5 ] 。
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合生物细胞的悬浮培 养 [12 ] 。目前已经完成 2 L 和 20 L 光照反应器 , 2 L 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 。
生物反应器是实现生物技术产品工业化的最重要环 节 ,它是连接上游技术和产业化的桥梁 。藻类光合物反 应器一般分两种类型 :开放式和是封闭式 。开放式光合 生物反应器以开放式跑道水池为主 。 20 世纪 60 ～70 年 代开始被美国 、以色列等发达国家应用于工业污水处理 ; 80～90年代起在中国 、美国 、日本等国应用于保健品的生 产 [3 ] 。封闭式光合生物反应器的种类很多 ,有管状 、板 状 、筒状等 。封闭式光合生物反应器的研究开发应用于 大型海藻养殖产业 ,将为大型海藻的细胞工程育苗技术 的研究和产业化提供必备的条件 ,还应用于微藻大规模 培养 、微藻生物活性物质的开发与生产 、生物再生能源的 研究与生产 、单细胞生物的蛋白生产 、海洋生物制药 、生 物天然食品色素的开发利用 。
关键词 :微藻 ;生物反应器 ;研究进展 中图分类号 : Q949 文献标识码 : A 文章编号 : 1003 - 1278 (2007) 05 - 0006 - 03
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 。
·6· (总第 153期 ) 水 利 渔 业 2007年第 27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 255049)
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 。
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 ,美国 、德国和日本 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 ,我国的微藻生物技 术起步较晚 ,于 20世纪 50年代中期才开始对小球藻和栅 藻等微藻进行相关研究 ; 70～80年代主要对螺旋藻 、盐藻 及一些固氮蓝绿藻的大量培养及应用进行了研究 ,并取 得了一定的成绩 ; 90 年代是我国微藻生物技术发展的快 速时期 。中国科学院有关研究所及高校相关单位在微藻