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膜生物反应器中小球藻生物膜生长与代谢的光调控特性

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李春, 王胜威, 张磊, 王永忠. 膜生物反应器中小球藻生物膜生长与代谢的光调控特性[J]. 环境工程学报, 2018, 12(2): 670-676. doi: 10.12030/j.cjee.201706234
引用本文: 李春, 王胜威, 张磊, 王永忠. 膜生物反应器中小球藻生物膜生长与代谢的光调控特性[J]. 环境工程学报, 2018, 12(2): 670-676. doi: 10.12030/j.cjee.201706234
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LI Chun, WANG Shengwei, ZHANG Lei, WANG Yongzhong. Regulation of light intensity on characteristics of growth and metabolism of Chlorella biofilm in a membrane bioreactor[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(2): 670-676. doi: 10.12030/j.cjee.201706234
Citation: LI Chun, WANG Shengwei, ZHANG Lei, WANG Yongzhong. Regulation of light intensity on characteristics of growth and metabolism of Chlorella biofilm in a membrane bioreactor[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(2): 670-676. doi: 10.12030/j.cjee.201706234
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膜生物反应器中小球藻生物膜生长与代谢的光调控特性

  • 1.

    重庆大学生物工程学院,生物流变科学与技术教育部重点实验室,重庆 400030

  • 基金项目:

    国家自然科学基金面上项目(51376200)

Regulation of light intensity on characteristics of growth and metabolism of Chlorella biofilm in a membrane bioreactor

  • 1.

    Key Laboratory of Biorheological Science and Technology, Ministry of Education, College of Bioengineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China

  • Fund Project:

  • 摘要: 为改善微藻细胞固定化培养过程中的光传递与气体传质性能,设计一种具有气液分离特性的膜式光生物反应器系统,并开展光照强度影响下小球藻细胞生物膜成膜及代谢特性研究。通过检测反应器中小球藻生物膜细胞的生物量、细胞组成、叶绿素以及油脂组分,分析光照条件对小球藻生物膜的形成、生长及油脂合成等调控特性。研究发现:高光强胁迫正调控胞内油脂积累,在光照强度为230 μmol·(m2·s)-1条件下小球藻生物量产率和油脂产率最高,分别为5.50 g·(m2·d)-1和1.71 g·(m2·d)-1；细胞内叶绿素a和b及淀粉含量随光照强度增加呈先增加后减少的趋势,但类胡萝卜素和蛋白质的含量变化较小；在小球藻的油脂组成中,在光照强度为46 μmol·(m2·s)-1时,得到最大的C16～C18碳链脂肪酸含量及不饱和脂肪酸含量,而除C16～C18碳链脂肪酸外的其他脂肪酸组分则随光照强度的增加逐渐增加。
    Abstract: In this study, a gas-liquid separation biofilm cultivation system was developed for improving the transportation performance of light and gas during immobilization culture of Chlorella sp. Biofilm formation of Chlorella sp. and its metabolic performance were investigated under different illumination intensity. Biomass productivity and biochemical composition, as well as chlorophyll, and fatty acid profile were measured to evaluate the characteristics of formation, growth, and lipid synthesis of biofilm under different illumination conditions. High light stress positively regulated cellular lipids accumulation, and the maximal biomass productivity (5.50 g·(m2·d)-1), lipid productivity (1.71 g·(m2·d)-1) were obtained at 230 μmol·(m2·s)-1 illumination intensity. The contents of chlorophyll a and b, as well as starch, increased initially and then decreased, while the contents of carotenoids and proteins became relatively constant. Furthermore, the maximal contents of C16 to C18 of the total fatty acids and unsaturated fatty acids were obtained at 46 μmol·(m2·s)-1 illumination intensity, while the contents of other lipids rose gradually with an increase of the illumination intensity.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-02-08

膜生物反应器中小球藻生物膜生长与代谢的光调控特性

  • 1. 重庆大学生物工程学院,生物流变科学与技术教育部重点实验室,重庆 400030
基金项目:

国家自然科学基金面上项目(51376200)

摘要: 为改善微藻细胞固定化培养过程中的光传递与气体传质性能,设计一种具有气液分离特性的膜式光生物反应器系统,并开展光照强度影响下小球藻细胞生物膜成膜及代谢特性研究。通过检测反应器中小球藻生物膜细胞的生物量、细胞组成、叶绿素以及油脂组分,分析光照条件对小球藻生物膜的形成、生长及油脂合成等调控特性。研究发现:高光强胁迫正调控胞内油脂积累,在光照强度为230 μmol·(m2·s)-1条件下小球藻生物量产率和油脂产率最高,分别为5.50 g·(m2·d)-1和1.71 g·(m2·d)-1；细胞内叶绿素a和b及淀粉含量随光照强度增加呈先增加后减少的趋势,但类胡萝卜素和蛋白质的含量变化较小；在小球藻的油脂组成中,在光照强度为46 μmol·(m2·s)-1时,得到最大的C16～C18碳链脂肪酸含量及不饱和脂肪酸含量,而除C16～C18碳链脂肪酸外的其他脂肪酸组分则随光照强度的增加逐渐增加。

English Abstract

参考文献 (22)

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