第卷第期海洋通报加,年月详的紫球藻培养液光衰减规律的研究温少红,王长海,鞠宝’徐春野,郑丽’郭尽力’烟台大学海洋生化工程研究所,’烟台大学生化系,烟台摘要对影响光衰减过程的主要因紊进行了研究。结果表明,入射光强的大小对光衰减过程没有关系,而对细胞浓度和培养液的深度有直接的影响进一步的研究表明紫球藻培养液中光照强度、紫球藻浓度及培养液深度之间的关系可以用一个比较直观的数学模型【·一·一·口一来表达。关扭词紫球藻光衰减数学模型紫球藻是一种单细胞海洋红藻,其细胞呈球型,因外被粘质的鞘膜而常常多个细胞聚生。由于该微藻在生长过程中能合成和积累高含量的藻胆蛋白、多种高不饱和脂肪酸和紫球藻多糖等多种在食品、医药、化工、化妆品等领域具有非常广泛应用前景的生物活性物质,因此倍受关注川。紫球藻是一种光能自养型生物,只有在充足而适宜的光照条件下才能以较快的速度生长,因此光照条件是限制其生长及产物形成的重要因素之一。紫球藻培养过程中所利用的光源直接照射到培养液的表面,由于藻体之间的相互遮挡作用使入射光在穿透培养液的过程中出现不断衰减的现象,即距培养表面越远藻体细胞所能接受到的光强就越弱,并且培养密度越高,这种光衰减现象就越严重。也就是说,在与反应器表面垂直的光照方向上,入射光存在着不均匀的梯度分布现象,反应器表面的光照强度最大,而随着培养液深度的增加反应器内部所能接受到的光照强度也就越来越弱。由于紫球藻细胞对光照条件的变化比较敏感,光强和光质的改变对其实际培养过程中的生长均有明显的影响。因为,当培养密度较高时如果光照不足,藻体的生长就会出现光能限制。但是,入射光太强也会使反应器表面直接受到光照的藻体出现光抑制作用,而反应器的内部又因光衰减光照太弱使藻体的生长受限,因此使总体培养效率很难提高。所以,只有通过加强培养液的混合效果,使藻体在光照方向上充分混合,使“每一个细胞”接受光照的机会都比较均等,才能减弱光照强度在培养液中不均匀分布的程度,实现藻的高密度培养伙由此可见,研究光在紫球藻培养液中的衰减规律对改善该微藻的高密度培养条件、提高培养效率具有很大的指导意义。材料和方法藻种收稿日期峨拟一巾国家“九五”重点科技攻关资助项目编号一一一海洋通报卷藻种为紫球藻枷,原种由中国科学院海洋研究所周百成’先生提供,实验用藻株系经烟台大学海洋生化工程研究所分离纯化的纯种。藻体细胞悬液的制备实验用藻体细胞取自本实验室光生物反应器培养至对数生长期的紫球藻培养液。培养液经转、离心巧后,收集藻体细胞,再用新鲜的培养基将细胞悬浮并根据实验要求配制成不同浓度的悬液,待用。测光衰减的装与方法选取适当直径、底部很薄的圆柱形玻璃容器,将其用黑纸包裹以避免周围散射光对测定值的干扰。将光合有效辐射计的探头放置于装置的底部,以普通的混合光为光源,在其正上方进行光照。在一定的光强下逐次加入等量体积、混合均匀的紫球藻悬液,使其深度成比例地增加,并分别测定相应的光强。由此可获得不同藻体浓度下光强随培养液深度的变化规律。结果与讨论入射光强对光衰减的影响在入射光强为时和耐的条件下,对紫球藻悬液在不同浓度以藻液的值计、不同深度下的穿透光强进行了测定,结果见图。,,、结果显示当藻体的浓度为定值其它条二件恒定时,在不同下的值非常接扮月礴︵︶、近并且随着藻体细胞悬液深度的增加而成比六月一例地增加,可见值的大小仅与微藻细胞悬液的深度有直接的关系,而与入。射光的光强无关由此说明入射光的强度对藻‘‘‘曰占口体细胞悬液光的衰减规律没有直接的影响,即入射光的强度与光的穿透力无关,这一点与培养液深度等人的结论比较一致’图萦球燕培养液深度对穿透光强的形响藻体的浓度和深度对光衰减的影响在为一儿衬的条件下,分别对不同浓度下紫球藻悬液的深度与穿透光强之间的关系进行了观察。按同一浓度藻液在个不同下的平均值进行计算的结果可见,随着藻体悬液浓度的增加,透过藻液的光强迅速下降,并且藻液的深度与呈良好的对应关系,见图。可见,随着藻体浓度的增加,藻体之间的相互遮光现象不断加强,对光的吸收程度也逐渐加大,从而使入射光透过藻液的比例下降,导致透过藻液的光强迅速衰减。在藻体细胞浓度的变化范围为的条件下,对不同培养液深度处的光照强度变化过程进行了进一步的观察图中仅提供具有代表性的组数据。可见,在同一细胞密度下,光照强度随着细胞悬液深度的增加而迅速减小,且光衰减的趋势由快逐渐变慢,直至趋于平缓。该结果表明,藻体细胞的浓度越高,藻体之间的相互遮期温少红等紫球藻培养液光衰减规律的研究培养液深度,,,一口闷曰、︶妙心︶弓一靴象多心二二幽二,培养液深度图紫