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1、綜合比較了用于藻類(lèi)培養(yǎng)的各種光生物反應(yīng)器的主要類(lèi)型并闡明其研究現(xiàn)狀,根據(jù)其設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)了一套垂直板式氣升式光生物反應(yīng)器,容積為10.0L,長(zhǎng)×寬×高為320mm×80mm×390mm。介紹了在微生物培養(yǎng)基及工藝條件中經(jīng)常采用的優(yōu)化方法,并首次選取響應(yīng)曲面法(Response Surface Methodology,RSM)對(duì)螺旋藻的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化,以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的反應(yīng)器是否適合螺旋藻的生長(zhǎng),能否提高螺旋藻的培養(yǎng)產(chǎn)率。
2、反應(yīng)器的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)包括光合自養(yǎng)法和混合營(yíng)養(yǎng)法培養(yǎng)螺旋藻。采用光合自養(yǎng)法時(shí),利用響應(yīng)曲面法對(duì)影響藻體生長(zhǎng)的幾個(gè)主要因子,即光照強(qiáng)度(A)、通氣量(B)、培養(yǎng)時(shí)間(C)和裝液量(D)進(jìn)行最佳水平優(yōu)化,并得到以藻體干重(DW)為響應(yīng)值,光照強(qiáng)度、通氣量、培養(yǎng)時(shí)間和裝液量為自變量的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型:DW=1.25+0.096A+4.792E-003B+0.039C-9.792 E-003D+3.125 E-004AB-0.018AC+1.688
3、 E-003AD+6.250 E-005BC+5.625 E-004BD+4.375 E-004CD-0.1A<'2>-0.057B<'2>-0.024C<'2>-0.033D<'2>對(duì)該模型求導(dǎo),當(dāng)光照強(qiáng)度、通氣量、培養(yǎng)時(shí)間和裝液量取最佳水平時(shí),藻體干重最大預(yù)測(cè)值為1.277g/L,模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明該模型有很好的實(shí)際指導(dǎo)意義。 在光合自養(yǎng)法培養(yǎng)條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上,進(jìn)行螺旋藻混合營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究。首先采用單因子實(shí)驗(yàn),確定能促進(jìn)藻體
4、生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是葡萄糖、醋酸鈉、硝酸鈉、硝酸銨、維生素B<,1>和維生素B<,12>;使用因子分析設(shè)計(jì)進(jìn)一步篩選出對(duì)藻體干重影響顯著的因子為葡萄糖、硝酸銨和維生素B<,1>:然后利用響應(yīng)曲面法對(duì)葡萄糖(A)、硝酸銨(B)和維生素BM<,1>(C)進(jìn)行最佳水平優(yōu)化,得到以藻體干重為響應(yīng)值,葡萄糖、硝酸銨和維生素B<,1>為自變量的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型:DW=1.66-0.067A<'2>-0.04B<'2>-0.011C<'2>+8.250
5、E<'2>-003AB-8.500E-003AC-1.750E-003BC-0.066A<'2>-0.042B<'2>-7.909E-003C<'2>對(duì)該模型求導(dǎo),當(dāng)葡萄糖、硝酸銨和維生素B<,1>為取最佳水平時(shí),藻體干重最大預(yù)測(cè)值為1.688g/L,模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明模型有很好的實(shí)際指導(dǎo)意義。最后對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的補(bǔ)加周期進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以48h為補(bǔ)加周期時(shí)藻體干重達(dá)到1.822g/L。比光合自養(yǎng)法培養(yǎng)螺旋藻時(shí)藻體干重提高了42.68
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