现象分析与采取方案

在酸性、碱性和离子浓度较大的环境中，表面带净负电荷的藻类细胞和无机悬浮颗粒易克服静电斥力而凝聚后沉降．

充气：通入0．2微米的气石或者通过微孔滤膜进入培养液，目的是过滤掉由空气携带的污染物和竞争微生物。

温度：检查一下最高／最低温度，适宜的温度范围20－30℃。

pH：检查二氧化碳的供应量，通过二氧化碳调节pH7．5－8．5之间。

营养：做好记录，为下一次补充做准备。

污染：观察藻液泡沫情况，如果黏度大说明已经被污染，需更换上一级培养液培养。

（3）藻类光生物反应器设计

藻类的种植可以通过两种方式实现：开放池塘和光生物反应器（PBR）。光生物反应器是一种封闭的设备，它提供一个可控的环境，并使藻类的高生产力。由于是一个封闭的系统，所有藻类的生长需求都被引入系统中，并根据需求进行控制。PBRs有助于更好地控制培养环境，如二氧化碳供应、供水、最佳温度、光照效率、培养密度、pH值、供气速率、混合机制等。光生物反应器的工作：

流程描述：

1．从进料容器，流到隔膜泵，这减缓了藻类进入实际管道的流量。内置在泵内的是二氧化碳进口阀。

2． 光生物反应器本身通过控制包括光在内的环境参数来促进生物生长。管是由硼硅玻璃（或者PC／丙烯酸PMMA）和设计有光明和黑暗的间隔，以提高生长速度。

3．该光生物反应器有一个内置的清洗系统，可以在不停止生产的情况下在内部清洗管道。

4． 当藻类完成通过光生物反应器的流动后，它又回到饲养容器中。当它通过软管的过程中，氧气传感器决定了植物中积累了多少氧气，这些氧气被释放到饲养容器中。也正是在这个阶段，光电池密度传感器决定了收获率。

5． 当藻类准备收获时，它们通过连接的过滤系统。这个过滤器收集准备处理的藻类，而剩余的藻类返回给饲养容器。

6． 流动继续。光生物反应器培养藻类的优点是在可控的环境中，因此有潜力获得更高的生产力、更大的地积比。PBRs在使用光方面提供了最大的效率，因此大大提高了生产率。通常情况下，产生的藻类的养殖密度是袋装养殖的10到20倍，甚至更大。更好地控制气体输送。生长介质蒸发减少。更均匀的温度。更好地防止外部污染。节省空间－可垂直安装，水平安装或在一个角度，室内或室外。减少污垢－最近可用的管道自清洗机制可以大大减少污垢。覆盖池塘确实提供了一些由光生物反应器提供的好处，但是封闭系统仍将提供更好的温度控制、光强度、更好的气体传输控制以及更大的表面积体积比。一个封闭的PBR设计将提高商业藻类生物量的生产，保持藻类遗传纯和减少寄生虫感染的可能性。光生物反应器的缺点是资金成本很高。这是阻碍藻类燃料工业发展的最重要瓶颈之一。尽管生物量浓度较高，培养参数控制较好，但近二十年来积累的数据表明，一些封闭光生物反应器系统的生产效率和生产成本并不比开放池塘培养好多少。这些光生物反应器在杀菌方面的技术难点阻碍了它们在特定最终产品（如高价值的医药产品）藻类培养中的应用。光生物反应器的一般规格

开发用于藻类培养的高性能光生物反应器的要求：为了获得高生产率，反应器的非照明部分的体积应该最小化。为了保证培养体高效的采光，设计必须保证培养体表面光照均匀，CO2和O2的传质速度快。为了防止反应器透光表面的快速污染，必须经常关闭光生物反应器进行机械清洗和杀菌，既不能损伤培养细胞，也不能抑制培养细胞的生长，从而达到高传质率。对于工业规模的生物质生产，必须将传质所需的能量消耗和藻类悬浮体的接受光表面的布置减少到可能的最低限度。PBRs是由几个子系统组成的复杂系统。其关键系统有：光系统、光传输系统、空气处理系统；气体交换系统混合系统营养系统仪表系统电气系统上述系统的一些关键子部件是：CO2传感器温度传感器pH传感器光传感器电导率传感器再循环泵收获泵CO2注入阀基质泵滤液再循环阀进水阀吹扫阀连接器和软管放氧系统PLC控制面板进料箱的几个子系统的一个PBR相互作用。例如，光传输系统和气体交换系统通过在反应区域发生的混合作用。

培养微藻户外立柱光生物反应器

跑道式光生物反应器

管道式光反应器

（4）藻类卫生与安全

1．无菌意识、2．无菌操作

无菌意识

无菌操作的概念    

微生物的影响

杂菌从何而来        

常用灭菌方式

1．1  无菌操作的概念

用于防止微生物进入人体组织或其它无菌范围的操作技术称为无菌操作。在各种生物实验中，为了防止微生物的生长和繁殖影响实验的进行，因此需要在无菌的环境下进行。

基本要求

1）操作前将操作界面上的细菌和病毒等微生物杀灭。

2）操作过程中操作界面与外界隔离，避免微生物的进入。

1．2  微生物的影响

藻体生长慢？

藻体不绿？

藻体易老化？

藻细胞下沉？

菌类对藻的抑制作用， 主要体现在营养竞争、释放毒素和溶藻3 个方面。

1．营养竞争：在批培养系统中， 没有外源营养物质补充的情况下， 细菌与藻类竞争营养物质。这种竞争使得微藻与细菌的数量处在一个平衡的状态， 这种营养竞争是普遍存在的， 并且具有广泛性和多样性。

2．释放毒素：细菌可以通过分泌毒素或类似物来抑制藻类细胞的正常生长。

3．产生溶藻酶类。细菌通过诱导一些胞外代谢物质， 间接攻击宿主而抑制或杀死藻类。其溶藻机理分为直接溶藻和间接溶藻： 前者是细菌直接接触藻细胞， 从而引起靶细胞裂解，后者是细菌分泌纤维素酶消化藻细胞的细胞壁， 使藻细胞破裂。

1．3  杂菌从何而来

1．4  常用灭菌方式

湿热灭菌

湿热灭菌法是指用饱和水蒸气、沸水或流通蒸汽进行灭菌的方法，以高温高压水蒸气为介质，由于蒸汽潜热大，穿透力强，容易使蛋白质变性或凝固，最终导致微生物的死亡，所以该法的灭菌效率比干热灭菌法高，是药物制剂生产过程中最常用的灭菌方法。湿热灭菌法可分为：煮沸灭菌法、巴氏消毒法、高压蒸汽灭菌法、流通蒸汽灭菌法、和间歇蒸汽灭菌法

干热灭菌

干热灭菌法是指在干燥环境（如火焰或干热空气）进行灭菌的技术。一般有火焰灭菌法和干热空气灭菌法。细菌的繁殖体在干燥状态下，80℃～100℃ 1小时可被杀死；芽胞需要加热至160℃～170℃ 2小时才杀灭。干热状态下，由于热穿透力较差，微生物的耐热性较强，必须长时间受高温的作用才能达到灭菌的目的。因此，干热空气灭菌法采用的温度一般比湿热灭菌法高。

化学杀菌

化学灭菌法是指用化学药品直接作用于微生物而将其杀死的方法。对微生物具有杀灭作用的化学药品称为杀菌剂，可分为气体灭菌剂和液体灭菌剂。杀菌剂仅对微生物繁殖体有效，不能杀灭芽孢。化学灭菌的目的在于减少微生物的数目，以控制一定的无菌状态。

气体杀菌剂：臭氧、环氧乙烷、甲醛、戊二醛、甘油和过氧乙酸蒸汽等。

液体杀菌剂：75％乙醇、1％聚维酮碘溶液、0．1％～0．2％苯扎溴铵（新洁尔灭）、次氯酸钠溶液、高锰酸钾溶液等

过滤除菌

过滤除菌法是用物理阻留的方法将液体或空气的细菌除去，以达到无菌目的。所用的器具是含有微小孔径的滤菌器。主要用于血清、毒素、抗生素等不耐热生物制品及空气的除菌。常用的滤菌器有薄膜滤菌器（0．45μm和0．22μm孔径）、陶瓷滤菌器、石棉滤菌器、烧结玻璃滤菌器等

紫外杀菌

紫外线波长在240～280nm范围内最具杀破坏细菌病毒中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

1．4  常用灭菌方式

1、玻璃、金属等器具－干热灭菌

设备：电烘箱

用途：用于玻璃器皿、金属器具等耐热物品的烤干和灭菌。

条件：160－165℃，灭菌 1－2小时。

1．4  常用灭菌方式

2、玻璃、金属、含水物品等－－高压蒸汽灭菌法

设备：高压蒸汽灭菌锅

用途：培养基、生理盐水、废弃物、采样器、纱布、衣物的灭菌。

条件：121℃ 蒸气 20－30分钟；118 ℃ 蒸气 30分钟

1．4  常用灭菌方式

3、一些金属、玻璃器具－－火焰灭菌法

即在火焰外焰上灼烧进行灭菌。

用途：接种环、接种针；涂布器；试管管口、锥形瓶瓶口等的灭菌。