迪必尔生物工程(上海)有限公司

前言

小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻（图1），是一种球形单细胞淡水藻类的高效光合植物，以光合自养生长繁殖，广泛分布在淡水水域，适应能力极强，拥有较好的生存能力， 繁殖快速。小球藻中的蛋白核小球藻含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质、食物纤维、核酸及叶绿素等，具有降脂、降压、降血糖、预防和改善动脉粥状硬化等功能，有很高的营养价值与医用价值。

图1 蛋白核小球藻

开放式和封闭式培养模式是目前用于微藻培养的主要培养模式。开放式培养模式结构简单、操作成本低，但是操作条件不易控制，温度和光照强度随地域环境和季节更替变化较大，且易受杂菌污染。封闭式反应器操作条件便于控制，如培养液酸碱度、营养盐浓度、 光照条件、温度等，且不易染菌，产量较高，可用于菌株的扩大培养。一般封闭式光生物反应器有：管道式、平板式、柱状气升式、搅拌式、浮式薄膜袋等。

本文提出了一种内置光源搅拌式生物反应器在小球藻上的应用培养，选用迪必尔生物工程（上海）有限公司自研的T&J-Lux A 5L搅拌式光照生物反应器（图2），为具有光照需求的菌株便捷式高密度培养提供了有效的解决方案。

图2 T&J-Lux A 5L 光照生物反应器

方法与结果

实验菌株

小球藻（FACHB-5）：购自中国科学院水生生物研究所

实验设备

T&J-Lux A 5L ：迪必尔生物工程（上海）有限公司

工艺参数条件

见表1

表1 工艺参数设置

结果分析

本次实验培养周期为13d，其中在第7d、9d、11d分别一次性补加BG11三倍浓缩液50ml,培养到第12d得到了最优的结果，结果数据见生长趋势曲线图（图3），其中OD₆₇₀值为1.676，藻密度为64.5×10⁶个/ml,细胞干重为2.4g/L。本次实验比同期摇瓶的实验产量OD₆₇₀值提高了67.6%（摇瓶OD₆₇₀值0.946），藻密度值提高了168%（摇瓶藻密度值为24×10⁶个/ml），细胞干重提高了152%（摇瓶细胞干重为0.95 g/L）。

图3 蛋白核小球藻培养各指标生长趋势曲线

结论

迪必尔生物工程（上海）有限公司自研的产品T&J-Lux A搅拌式光照生物反应器产品摒弃了传统的外置光源具有的结构复杂、光强利用率低等结构设计缺点，而是采用内置光源模式，光源为内插式LED灯带结构（图4），设备结构更加紧凑、光强利用率更高。

图4 内置光源结构设计

T&J-Lux A硬件系统光源选用RGB三色可调光源（图5），每种光源的亮度分为256个等级（0-255），可根据不同的菌株培养需求自动调整设计光照强度（平均最大光强可以达到50000Lux 以上），因此可以满足不同项目菌株对不同光照强度需求的培养。

图5 RGB三色可调光源

T&J-Lux A软件系统整合了光亮等级分步设计，可进行光亮参数梯度调节，同时可进行光暗比的循环控制（图6)，满足不同项目菌株的工艺生长需求。

图6 光照梯度及循环控制调节