微藻生物反应器综述

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1、微藻及其生物反应器研究进展张林存生技09110920212115摘要：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。本文对微藻的研究历史、应用现状，特别是微藻生物反应器以及作为新型可再生能源的微藻柴油作了简要综述。关键词：微藻、生物反应器、微藻柴油MicroalgaeandItsResearchProgressinBioreactorZhangLin-cunBiotech09110920212115Abstract:Bioreactorisarevolutioninlargescal

2、ecultureofmicroalgae.Itmakestheefficient,largescaleproductionofmicroalgaepossible.Thispapermakesabriefsummaryaboutthestudyhistoryandthecurrentapplicationofmicroalgae,especiallythebioreactorofmicroalgaeandanewrenewableenergy——microalgaebiodiesel.Keywords:mic

3、roalgae,bioreactor,microalgaebiodiesel微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养单细胞生物，是地球上最早诞生的重要生命类群，不少种类有数万年甚至十亿年发展的演化。也是地球有机资源的初级生产力。迄今已知的藻类约有3万余种，其中微藻约占70％。藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，而且还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，是人类向海洋索取食品、药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要

4、途径。1研究历史微藻的研究与应用经历以下阶段：①20世纪40年代，德国人试验用硅藻生产可做燃料的脂类；②50年代至70年代，许多国家开展小球藻、栅藻、新月藻、螺旋藻等微藻的培养与开发研究，主要用作鱼、虾、贝、蟹育苗中的饵料和生产单细胞蛋白(SCP)；③80年代后微藻生物技术迅速发展，人们逐渐认识到微藻在进化上的多源性、遗传的多样性，藻细胞中有一些特殊的次级代谢物，而且可以利用其生长繁殖迅速、光能转换率高、对环境适应性强、易于遗传改良的特点进行大规模培养，微藻在各领域的开发应用价值成为人们关注的热点。2特点从1

5、987年至今，新发现的具有开发价值的药用海洋天然产物已达434种。微藻具备如下特点：(1)具有叶绿体等光合器官，能有效利用太阳能将H20、CO2和无机盐转化为有机化合物。(2)以简单的分裂方式进行繁殖，细胞生长周期较短，易于大规模培养。(3)可以用海水、咸水或半咸水培养，是淡水紧缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。(4)富含各种物质，是人类未来食品及油料的重要来源。(5)因独特的生存环境使其能够合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质，特别是经过一定的诱导手段，利用微藻可以高浓度合成这些具有商业化价值

6、的化合物。3微藻生物反应器3.1光生物反应器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。光生物反应器是指能用于光合微生物及具有光合能力的组织或细胞培养的一类装置，与一般的生物反应器有相似的结构，光生物反应器有较高的光能利用效率，在最佳状态下可达到18％，而植物和森林仅能利用入射光能的0.2％，并且可以进行全天候的连续或半连续培养，因此能实现光合生物的高密度培养并获得较高的单位面积或体积生物量产量。3.2研究现状微藻是光合效率最高的原始植物之一，与农作物相比，单位面积的产率可

7、高出数十倍。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。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

8、、生物天然食品色素的开发利用。两者比较如下：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。3.2密闭式微藻光生物反应器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