海洋生化工程[精选].docVIP

海洋生物技术：按照生物技术的定义，可以将海洋生物技术定义为利用海洋生物或其组成部分，生产出有用的生物产品，以及定向改良海洋生物的某些遗传特性的综合性科学技术。 海洋生化工程是从实验室发现到产业化这一过程的关键环节。 海洋生物技术主要研究内容： （1）利用海洋生物技术从海洋生物中提取或者加工各种有用产品； （2）利用生物技术开发新的海洋动植物优良品种，探索有价值的海洋生物种群，用于水产养殖业； （3）从基因工程理论上阐明海洋生物的特殊功能，并在可能的范围内加以利用； （4）海洋环境保护及海洋生物可持续利用。 4.同陆地好氧生物活性物质分离提取相比，海洋微藻生物活性物质分离提取具有以下特点： （1）海洋微生物(包括微藻)在培养液或天然水体中的细胞密度往往很低(如微藻培养密度一般为0.1g/L)，因此从水体中收获细胞难度大。（2）海洋生物活性物质大多为胞内产物，且胞内活性物质含量往往很低。 3. 微藻是海洋生物资源的重要组成部分,它具有3个基本特性: ①种类多(约3万种)，生理学和生化特性范围很广，能产生很多功能独特的脂肪、多糖、蛋白、类胡萝卜素等活性物质； ②能低成本地将标记的同位素13C、15N和2H进入微藻各种代谢产物中，可用于呼吸系统疾病诊断及蛋白质结构测定； ③微藻包括了一个大而尚未开发的生物类群（仅有少数几个藻种产业化），因而提供了一个实质上尚未开发的资源宝库。 在医药、食品、水产养殖、生物能源、环保及航天等领域有着重要的开发价值。 3.海藻的开发价值：（1）在海藻中具有增强免疫力及抗癌活性的物质，属特殊多糖类、蛋白质、脂类、色素及低分子天然活性物质， 具有食疗作用和药用价值。 （2）以海藻为原料制成的化工产品。1670年日本发现了用红藻生产琼胶的方法，并开始海藻胶的生产。20世纪50年代末中国进行了从海带提取褐藻胶、甘露醇和碘的综合利用研究。 （3）吸附重金属离子，净化海水。 4.微藻大多为光能自养型。用于光能自养型海洋微藻培养的封闭式光生物反应器应具有如下特点：（1）必须要用光照。2）从混合角度来看，在藻类培养过程中的混合,除了具有促进气液传递、液固传递、防止细胞沉降作用外，还必须使藻细胞在与反应器表面垂直的方向上能充分混合，否则藻细胞受光就不均匀。（3）从气液传递角度来看，藻类培养必须供应大量的二氧化碳， 即要强化二氧化碳吸收过程；同时将微藻产生的氧气从培养液中排出，即要强化氧解析过程。而在好氧生物培养过程中，要强化氧吸收过程和二氧化碳解析过程。因此，微藻培养过程的气液传递方向与好氧生物培养过程的气液传递方向正好相反。（4）从培养液性质来看，好氧生物培养基大多用淡水配制，而海洋微藻的培养基多用海水配制。 将陆地好氧微生物培养同海洋微生物的培养相比，两者的异同点如下： （1）培养基成分相差较大，前者用淡水配制，后者用海水配制。海洋微生物大都具有嗜盐性，适宜的盐度范围为2.5％－4.0％，很多种类在淡水培养基中生长不良，甚至根本无法存活。（2）前者的培养温度一般为30℃左右，后者的培养温度一般较低，大多为18－22℃。对于海洋中生活于极端环境下的嗜高温、嗜低温、嗜压、嗜碱微生物来说，它们对条件的要求又是极为苛刻和特殊的，这同陆地淡水微生物是不可同日而语的。 （3）前者培养的pH值多为中性或偏酸性，后者多为中性或偏碱性。 近年来，人们普遍认为微藻光自养生长过程合成的油脂是一种极有希望的制备生物柴油的大宗原料。 海洋微藻生物质能开发具有的特点:（1）生长速度快，光合效率高：微藻是光合效率最高的光合生物之一，可提供足以解决全球需求的非粮食可再生的生物质能。 （2）适应能力强，不争地，不争水：一些微藻具有盐碱适应能力，可利用海水、地下卤水等在滩涂、盐碱地进行大规模培养；利用封闭式光生物反应器培养微藻，生产相同量的生物质，其耗水量仅为农作物的1％。 （3）大量积累脂质，因而可高效生产生物燃油：一些产油微藻的脂肪酸总量可达干重的50％-90％，有望成为最有前景的生物燃油来源。4）具有减排效应，可以直接处理工业废气：微藻可以通过光合作用利用废气(CO2、NO2)和废水，不仅能缓解温室气体的排放，而且可以通过利用废水废气降低生产成本，一些微藻还可以通过胞外CO2浓缩机制直接吸收CO2并转化为碳酸氢(盐)，具有显著减排效应，有望进行商业化减排。 （5）可高值化综合利用：微藻含有丰富的生物活性物质，在制备生物燃油的同时可进行高值化综合利用，相对降低微藻产油的成本。可开发的高值产品包括虾青素、活性蛋白、活性多糖、不饱和脂肪酸、天然色素、生物肥料和饵料等。 8.微藻光自养生长过程可合成大量油脂，与其他生物质相比，具有5大优点： 光合作用效率高、含油量高、微藻生物柴油的面积产率非常高。 可固定大量的CO2，这不仅对于CO2减排问题的解