現(xiàn)象分析與采取方案

在酸性、堿性和離子濃度較大的環(huán)境中，表面帶凈負電荷的藻類細胞和無機懸浮顆粒易克服靜電斥力而凝聚后沉降．

充氣：通入0．2微米的氣石或者通過微孔濾膜進入培養(yǎng)液，目的是過濾掉由空氣攜帶的污染物和競爭微生物。

溫度：檢查一下最高／最低溫度，適宜的溫度范圍20－30℃。

pH：檢查二氧化碳的供應量，通過二氧化碳調(diào)節(jié)pH7．5－8．5之間。

營養(yǎng)：做好記錄，為下一次補充做準備。

污染：觀察藻液泡沫情況，如果黏度大說明已經(jīng)被污染，需更換上一級培養(yǎng)液培養(yǎng)。

（3）藻類光生物反應器設計

藻類的種植可以通過兩種方式實現(xiàn)：開放池塘和光生物反應器（PBR）。光生物反應器是一種封閉的設備，它提供一個可控的環(huán)境，并使藻類的高生產(chǎn)力。由于是一個封閉的系統(tǒng)，所有藻類的生長需求都被引入系統(tǒng)中，并根據(jù)需求進行控制。PBRs有助于更好地控制培養(yǎng)環(huán)境，如二氧化碳供應、供水、最佳溫度、光照效率、培養(yǎng)密度、pH值、供氣速率、混合機制等。光生物反應器的工作：

流程描述：

1．從進料容器，流到隔膜泵，這減緩了藻類進入實際管道的流量。內(nèi)置在泵內(nèi)的是二氧化碳進口閥。

2． 光生物反應器本身通過控制包括光在內(nèi)的環(huán)境參數(shù)來促進生物生長。管是由硼硅玻璃（或者PC／丙烯酸PMMA）和設計有光明和黑暗的間隔，以提高生長速度。

3．該光生物反應器有一個內(nèi)置的清洗系統(tǒng)，可以在不停止生產(chǎn)的情況下在內(nèi)部清洗管道。

4． 當藻類完成通過光生物反應器的流動后，它又回到飼養(yǎng)容器中。當它通過軟管的過程中，氧氣傳感器決定了植物中積累了多少氧氣，這些氧氣被釋放到飼養(yǎng)容器中。也正是在這個階段，光電池密度傳感器決定了收獲率。

5． 當藻類準備收獲時，它們通過連接的過濾系統(tǒng)。這個過濾器收集準備處理的藻類，而剩余的藻類返回給飼養(yǎng)容器。

6． 流動繼續(xù)。光生物反應器培養(yǎng)藻類的優(yōu)點是在可控的環(huán)境中，因此有潛力獲得更高的生產(chǎn)力、更大的地積比。PBRs在使用光方面提供了最大的效率，因此大大提高了生產(chǎn)率。通常情況下，產(chǎn)生的藻類的養(yǎng)殖密度是袋裝養(yǎng)殖的10到20倍，甚至更大。更好地控制氣體輸送。生長介質(zhì)蒸發(fā)減少。更均勻的溫度。更好地防止外部污染。節(jié)省空間－可垂直安裝，水平安裝或在一個角度，室內(nèi)或室外。減少污垢－最近可用的管道自清洗機制可以大大減少污垢。覆蓋池塘確實提供了一些由光生物反應器提供的好處，但是封閉系統(tǒng)仍將提供更好的溫度控制、光強度、更好的氣體傳輸控制以及更大的表面積體積比。一個封閉的PBR設計將提高商業(yè)藻類生物量的生產(chǎn)，保持藻類遺傳純和減少寄生蟲感染的可能性。光生物反應器的缺點是資金成本很高。這是阻礙藻類燃料工業(yè)發(fā)展的最重要瓶頸之一。盡管生物量濃度較高，培養(yǎng)參數(shù)控制較好，但近二十年來積累的數(shù)據(jù)表明，一些封閉光生物反應器系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本并不比開放池塘培養(yǎng)好多少。這些光生物反應器在殺菌方面的技術(shù)難點阻礙了它們在特定最終產(chǎn)品（如高價值的醫(yī)藥產(chǎn)品）藻類培養(yǎng)中的應用。光生物反應器的一般規(guī)格

開發(fā)用于藻類培養(yǎng)的高性能光生物反應器的要求：為了獲得高生產(chǎn)率，反應器的非照明部分的體積應該最小化。為了保證培養(yǎng)體高效的采光，設計必須保證培養(yǎng)體表面光照均勻，CO2和O2的傳質(zhì)速度快。為了防止反應器透光表面的快速污染，必須經(jīng)常關(guān)閉光生物反應器進行機械清洗和殺菌，既不能損傷培養(yǎng)細胞，也不能抑制培養(yǎng)細胞的生長，從而達到高傳質(zhì)率。對于工業(yè)規(guī)模的生物質(zhì)生產(chǎn)，必須將傳質(zhì)所需的能量消耗和藻類懸浮體的接受光表面的布置減少到可能的最低限度。PBRs是由幾個子系統(tǒng)組成的復雜系統(tǒng)。其關(guān)鍵系統(tǒng)有：光系統(tǒng)、光傳輸系統(tǒng)、空氣處理系統(tǒng)；氣體交換系統(tǒng)混合系統(tǒng)營養(yǎng)系統(tǒng)儀表系統(tǒng)電氣系統(tǒng)上述系統(tǒng)的一些關(guān)鍵子部件是：CO2傳感器溫度傳感器pH傳感器光傳感器電導率傳感器再循環(huán)泵收獲泵CO2注入閥基質(zhì)泵濾液再循環(huán)閥進水閥吹掃閥連接器和軟管放氧系統(tǒng)PLC控制面板進料箱的幾個子系統(tǒng)的一個PBR相互作用。例如，光傳輸系統(tǒng)和氣體交換系統(tǒng)通過在反應區(qū)域發(fā)生的混合作用。

培養(yǎng)微藻戶外立柱光生物反應器

跑道式光生物反應器

管道式光反應器

（4）藻類衛(wèi)生與安全

1．無菌意識、2．無菌操作

無菌意識

無菌操作的概念    

微生物的影響

雜菌從何而來        

常用滅菌方式

1．1  無菌操作的概念

用于防止微生物進入人體組織或其它無菌范圍的操作技術(shù)稱為無菌操作。在各種生物實驗中，為了防止微生物的生長和繁殖影響實驗的進行，因此需要在無菌的環(huán)境下進行。

基本要求

1）操作前將操作界面上的細菌和病毒等微生物殺滅。

2）操作過程中操作界面與外界隔離，避免微生物的進入。

1．2  微生物的影響

藻體生長慢？

藻體不綠？

藻體易老化？

藻細胞下沉？

菌類對藻的抑制作用， 主要體現(xiàn)在營養(yǎng)競爭、釋放毒素和溶藻3 個方面。

1．營養(yǎng)競爭：在批培養(yǎng)系統(tǒng)中， 沒有外源營養(yǎng)物質(zhì)補充的情況下， 細菌與藻類競爭營養(yǎng)物質(zhì)。這種競爭使得微藻與細菌的數(shù)量處在一個平衡的狀態(tài)， 這種營養(yǎng)競爭是普遍存在的， 并且具有廣泛性和多樣性。

2．釋放毒素：細菌可以通過分泌毒素或類似物來抑制藻類細胞的正常生長。

3．產(chǎn)生溶藻酶類。細菌通過誘導一些胞外代謝物質(zhì)， 間接攻擊宿主而抑制或殺死藻類。其溶藻機理分為直接溶藻和間接溶藻： 前者是細菌直接接觸藻細胞， 從而引起靶細胞裂解，后者是細菌分泌纖維素酶消化藻細胞的細胞壁， 使藻細胞破裂。

1．3  雜菌從何而來

1．4  常用滅菌方式

濕熱滅菌

濕熱滅菌法是指用飽和水蒸氣、沸水或流通蒸汽進行滅菌的方法，以高溫高壓水蒸氣為介質(zhì)，由于蒸汽潛熱大，穿透力強，容易使蛋白質(zhì)變性或凝固，最終導致微生物的死亡，所以該法的滅菌效率比干熱滅菌法高，是藥物制劑生產(chǎn)過程中最常用的滅菌方法。濕熱滅菌法可分為：煮沸滅菌法、巴氏消毒法、高壓蒸汽滅菌法、流通蒸汽滅菌法、和間歇蒸汽滅菌法

干熱滅菌

干熱滅菌法是指在干燥環(huán)境（如火焰或干熱空氣）進行滅菌的技術(shù)。一般有火焰滅菌法和干熱空氣滅菌法。細菌的繁殖體在干燥狀態(tài)下，80℃～100℃ 1小時可被殺死；芽胞需要加熱至160℃～170℃ 2小時才殺滅。干熱狀態(tài)下，由于熱穿透力較差，微生物的耐熱性較強，必須長時間受高溫的作用才能達到滅菌的目的。因此，干熱空氣滅菌法采用的溫度一般比濕熱滅菌法高。

化學殺菌

化學滅菌法是指用化學藥品直接作用于微生物而將其殺死的方法。對微生物具有殺滅作用的化學藥品稱為殺菌劑，可分為氣體滅菌劑和液體滅菌劑。殺菌劑僅對微生物繁殖體有效，不能殺滅芽孢�；瘜W滅菌的目的在于減少微生物的數(shù)目，以控制一定的無菌狀態(tài)。

氣體殺菌劑：臭氧、環(huán)氧乙烷、甲醛、戊二醛、甘油和過氧乙酸蒸汽等。

液體殺菌劑：75％乙醇、1％聚維酮碘溶液、0．1％～0．2％苯扎溴銨（新潔爾滅）、次氯酸鈉溶液、高錳酸鉀溶液等

過濾除菌

過濾除菌法是用物理阻留的方法將液體或空氣的細菌除去，以達到無菌目的。所用的器具是含有微小孔徑的濾菌器。主要用于血清、毒素、抗生素等不耐熱生物制品及空氣的除菌。常用的濾菌器有薄膜濾菌器（0．45μm和0．22μm孔徑）、陶瓷濾菌器、石棉濾菌器、燒結(jié)玻璃濾菌器等

紫外殺菌

紫外線波長在240～280nm范圍內(nèi)最具殺破壞細菌病毒中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性細胞死亡和（或）再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。

1．4  常用滅菌方式

1、玻璃、金屬等器具－干熱滅菌

設備：電烘箱

用途：用于玻璃器皿、金屬器具等耐熱物品的烤干和滅菌。

條件：160－165℃，滅菌 1－2小時。

1．4  常用滅菌方式

2、玻璃、金屬、含水物品等－－高壓蒸汽滅菌法

設備：高壓蒸汽滅菌鍋

用途：培養(yǎng)基、生理鹽水、廢棄物、采樣器、紗布、衣物的滅菌。

條件：121℃ 蒸氣 20－30分鐘；118 ℃ 蒸氣 30分鐘

1．4  常用滅菌方式

3、一些金屬、玻璃器具－－火焰滅菌法

即在火焰外焰上灼燒進行滅菌。

用途：接種環(huán)、接種針；涂布器；試管管口、錐形瓶瓶口等的滅菌。