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柱状光生物反应器中球等鞭金藻的半连续培养 1 1 2 1, 2 蒋冰飞 ，孙颖颖 ，陈静 ，王长海 1 大连理工大学环境科学与生命学院，辽宁大连 (116023) 2 烟台大学海洋学院，山东烟台 (264005) E-mail：bingfei1982@ 摘 要：采用正交实验拟水平设计法，研究半连续培养中氮、磷浓度，更新率和更新周期对 球等鞭金藻的细胞产率、细胞总采收量、DHA 产率和 DHA 总采收量的影响。结果表明， 当氮、磷浓度、更新率和更新周期分别为11.5mg/L、1.1mg/L、0.20 和 1d 时，获得最大的 细胞产率，为0.3786g/L；在NO3--N 浓度9.5mg/L，PO43--P 浓度1.1mg/L，更新率0.30 ，更 新周期 1d 条件下，细胞的总采收量最大，为2.295g；而氮、磷浓度、更新率和更新周期分 别为 11.5mg/L，0.7mg/L ，0.20 和 1d 时，获得最大的二十二碳六烯酸(DHA)产率，为 7.707mg/(L·d)；DHA 总采收量在NO3--N 浓度5.5mg/L，PO43--P 浓度0.9mg/L，更新率0.40 ， 更新周期1d 等条件下获得最大值；且氮、磷、更新率和更新周期对细胞产率、细胞总采收 量、DHA 产率和DHA 总采收量影响的顺序依次为：更新周期更新率氮磷。 关键词：球等鞭金藻，半连续培养，柱状光生物反应器，产率，总采收量 中图分类号：Q178.53 1．引言 海洋微藻营养丰富，富含微量元素、蛋白质以及多糖等生物活性物质。在饲料、化妆品、 食品保健、医药制品等方面得到开发利用，甚至作为生物技术或基因工程的受体在科研上也 有了一席之地。由于微藻个体微小，易于人工繁殖，生长速度快，繁殖周期短等优点，它的 开发越来越受到人们的重视。但是目前微藻开放式大池的培养模式，存在易受污染、培养条 件不稳定、生产效率低、微藻质量得不到保证等缺点，使得只能应用于螺旋藻、小球藻及盐 藻等少数耐受极端环境的微藻培养，这些因素无疑限制了人们对微藻的需求。而基于光生物 反应器基础上的半连续/连续培养方式使得微藻的高密度培养成为可能[1]，已经有许多学者对 某些微藻进行了尝试。国外关于微藻的半连续培养已有很多报道[2,3] ，如利用光生物反应器 进行球等鞭金藻等半连续培养生产EPA [4] 。国内也有学者进行了研究，徐志标等利用一种气 升式光生物反应器进行绿色巴夫藻的半连续培养研究，详细探讨了更新率、更新周期等因素 与藻细胞的生长、采收量、产率及氮、磷营养盐的利用之间的关系[5] 。朱艺峰等研究了光、 氮和半连续培养更新率对微绿球藻生长和采收量的影响[6] 。王彩理对等鞭金藻3011在不同的 光照，温度和接种浓度条件下进行培养，发现在同样条件下达到同样的收获浓度，相比常规 玻璃缸培养可提前2~3天，日增量和倍增时间均快3倍左右[7] 。 2 ．材料与方法 2.1 藻种 球等鞭金藻原种（Isochrysis galbana ）由中国海洋大学提供，经进一步分离纯化后由烟 台大学海洋生化工程研究所保存。培养用海水取自烟台大学近海，经过滤、煮沸后使用。实 验采用规格为φ60mm×0.7m 的柱状光生物反应器。 2.2 预实验 - 1 - 在正交实验前，分别考察氮、磷浓度对球等鞭金藻生长的影响，结果表明当NO3--N浓度 为11.5mg/L和PO43--P浓度为1.1mg/L时，在指数生长期末期获得最大的细胞密度。因此在正 交实验中，选择氮、磷浓度在3.5~11.5mg/L和0.3~1.1mg/L范围内。 2.3 实验设计 采用拟水平法设计正交实验，选用L25 [5 ]正交表（选择1，2 ，3，4列），将更新周期为 6 2d重复一次，选取的各因素和水平，如表1： 25 6