摘要
本论文以拟球状念珠藻（葛仙米）为研究对象，通过不同光质、光强培养实验观察葛仙米生理生化特性的变化，从而筛选出合适的光源，以藻类培养及反应器设计的基本原则为根据，构建一种结构简单、成本低廉的光生物反应器，并利用该反应器对葛仙米进行了批次培养及半连续培养。 在光源设计实验中，采用发光二极管(LED)红光、绿光、蓝光、白光等4种不同的光质，并以冷白荧光作为参照对葛仙米进行培养。结果表明，在培养前期，红光促进藻蓝蛋白合成，而藻红蛋白合成受抑制;蓝光和绿光则促进藻红蛋白合成。在培养后期，红光处理有利于叶绿素a和类胡萝卜素积累，其含量分别达到干重的1.33％和0.24％;绿光、白光和冷白荧光培养物的相应色素的含量均约占1.0％和0.16％;蓝光培养物的相应色素含量分别仅为0.45％和0.11％。红光培养物的氨基酸含量达干重的23.1％，除蓝光外其他光质对还原糖的含量影响无显著差异。培养过程中LED白光和冷白荧光培养物的平均相对生长速率约分别为其他色光的1.3和1.5倍。葛仙米的平均相对生长速率在80μmol/m2·s和40μmol/m2·s光强下无显著性差异，但光强的高低对还原糖的积累大于光质差异的影响。而最大光合速率、光合色素积累及藻胆蛋白的合成则受光强与光质差异的共同影响。 根据藻类大规模培养的基本原理和葛仙米的特性，综合分析了光源、搅拌系统和温度控制、数据监测记录的设计方法，构建了有效容积15L气升式LED光生物反应器，在设置LED白光光源基础上，配备了窄光谱的LED红光和蓝光光源，并对葛仙米在光生物反应器的培养流程进行阐述。 利用LED光生物反应器进行批次培养和半连续培养。在单批次培养中通过线性拟合得到白+红组合光和白+蓝组合光下透光强度与生物量的关系，即在培养中通过透光强度能直观反映反应器内的生物量;对生长曲线进行Logistic拟合，得到批次培养中最大生长速率出现的时间及最大产量;同时测定了色素、藻胆蛋白、糖类的变化，以了解批次培养中产物的积累阶段和数量。白+蓝组合光的半连续培养中，保持合适的更新率和更新周期有助于提高葛仙米的产量和延缓藻种的老化。
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