鹽藻細(xì)胞泡載分離法采收初步研究

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1、第3卷第1期過(guò)程工程學(xué)報(bào)Vol.3No.12003年2月TheChineseJournalofProcessEngineeringFeb.2003鹽藻細(xì)胞泡載分離法采收的初步研究12122鄭毅，崔景芹，馬潤(rùn)宇，叢威，蔡昭鈴(1.北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，北京100029；2.中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100080)摘要：通過(guò)對(duì)鹽藻細(xì)胞的濃縮倍數(shù)和采收率的測(cè)定，考察了藻液pH值、氣體流速(vg)、藻細(xì)胞初始濃度(C0)對(duì)鹽藻細(xì)胞的泡載分離采收性能的影響，優(yōu)化了鹽藻細(xì)胞泡載分離采收條件.結(jié)果表5明：在vg為60ml/min，C0為2.58×10個(gè)/ml，pH值

2、為7.5的條件下，鹽藻細(xì)胞泡載分離的采收率達(dá)90%～94%，濃縮倍數(shù)達(dá)30～34.泡載分離是分離濃縮鹽藻細(xì)胞的一種簡(jiǎn)便、高效的方法.關(guān)鍵詞：鹽藻細(xì)胞；泡載分離；濃縮倍數(shù)；采收率中圖分類號(hào)：TQ028文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009?606X(2003)01?0043?051前言[1]鹽藻(Dunaliellasalina)是一種在食品、醫(yī)藥保健、化工和養(yǎng)殖業(yè)中具有獨(dú)特經(jīng)濟(jì)價(jià)值的微藻.[2]已在我國(guó)及美、澳、日、以色列等國(guó)實(shí)現(xiàn)大面積培養(yǎng)，形成了較大規(guī)模的微藻產(chǎn)業(yè).目前生產(chǎn)上5采用開(kāi)放式跑道池培養(yǎng)，鹽藻細(xì)胞的培養(yǎng)濃度比較低，通常為(4～5)×10個(gè)/ml，且細(xì)胞的形體微小，[1,3?5

3、]一般為14μm×22μm左右.藻體密度與水相近，因而細(xì)胞的采收較為困難.傳統(tǒng)的固液分離[6]手段都具有一定的局限，如絮凝沉淀法會(huì)污染產(chǎn)品、過(guò)濾法分離效率低等.目前工業(yè)上主要采用高速離心法，但能耗高并破壞微藻細(xì)胞.泡載分離是一種較新的生物分離方法，它通過(guò)鼓泡使細(xì)胞或溶質(zhì)聚集在氣?液界面，借助浮力上升至溶液主體上方形成富集層，以達(dá)到分離、濃縮溶質(zhì)和凈[7]化液相主體的目的，特別適于低濃度產(chǎn)物的富集.迄今為止，泡載分離技術(shù)已成功用于多種微生物的分離，在生物發(fā)酵液分離、廢水處理以及[8?11][12?14]微藻的分離中都有應(yīng)用.然而將其應(yīng)用于鹽藻細(xì)胞的采收卻較少報(bào)道.而且目前所采用的泡載

4、分離微藻大都是在預(yù)先加入某種絮凝劑的條件下進(jìn)行的，增加了后序處理負(fù)擔(dān).本工作考察了在無(wú)絮凝劑的情況下泡載采收鹽藻的可行性，初步研究了氣體流速(vg)、藻細(xì)胞初始濃度(C0)及藻液pH值對(duì)鹽藻的批式泡載采收的影響.2材料和方法2.1材料與儀器藻種：內(nèi)蒙古蘭太生物工程公司提供，經(jīng)純化后使用.儀器：FA2004上皿電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；XSZ?D2倒置式顯微鏡(重慶光學(xué)儀器廠)；pH?HJ90型數(shù)字式pH計(jì)(北京創(chuàng)業(yè)儀器廠)；HZQ?QG溫控培養(yǎng)箱(哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)公司)；LZB型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)(沈陽(yáng)玻璃儀器廠)；玻璃泡載分離塔(自制)；2.5L氣升式光生物反應(yīng)器(自制

5、).2.2培養(yǎng)方法[4]培養(yǎng)基：選用ASP2為培養(yǎng)基(不加維生素溶液).收稿日期：2002?09?24，修回日期：2002?11?21作者簡(jiǎn)介：鄭毅(1976?)，男，福建省平潭縣人，碩士研究生，環(huán)境工程專業(yè)；叢威，通訊聯(lián)系人.44過(guò)程工程學(xué)報(bào)3卷藻種純化：在ASP2培養(yǎng)基中加入1.5%～2%的瓊脂粉，配制成固體培養(yǎng)基并制成平板，將經(jīng)o夏季強(qiáng)日光照射培養(yǎng)的藻液涂布到平板上，于溫控培養(yǎng)箱中30C下靜置培養(yǎng)，每天人工搖動(dòng)1～22次.以熒光燈為光源上、下照光培養(yǎng)，上光源平均光強(qiáng)3.6~4.0mW/cm，下光源平均光強(qiáng)5.7~6.02mW/cm.平板培養(yǎng)一周后將大而紅的藻株轉(zhuǎn)接進(jìn)10ml(

6、含5ml培養(yǎng)液)錐形瓶，培養(yǎng)5～7d后再次劃線或涂布分離，經(jīng)3次反復(fù)純化得到的大而紅的藻株經(jīng)10和50ml(含20～30ml培養(yǎng)液)擴(kuò)種培養(yǎng)，最后接入250ml錐形瓶培養(yǎng)5～8d作藻種.2.5L氣升式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)：將200ml藻種液接入裝有1800ml液體培養(yǎng)基的2.5L光照o2培養(yǎng)玻璃罐，在溫度30C、光強(qiáng)1.6mW/cm、NaCl濃度12%、CO2?空氣混合氣體(CO26%，?)45通氣量20ml/min、接種濃度8×10個(gè)/ml的條件下培養(yǎng)7d左右，藻細(xì)胞濃度達(dá)到(5~6)×10個(gè)/ml，作為泡載采收實(shí)驗(yàn)藻液.2.3泡載分離裝置與實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1，主要由高壓氮?dú)馄俊?/p>

7、飽和增濕緩沖罐、流量計(jì)和泡載分離塔等組成.分離塔主體由玻璃制成，內(nèi)徑20mm，高25cm，塔底焊接直徑19mm的G3耐酸過(guò)濾沙片(孔徑16～30μm).實(shí)驗(yàn)方法：將原藻液配成預(yù)定的3種不同的初5始濃度(1～2，2～3，3～4)×10個(gè)/ml，再用1mol/L的HCl和1mol/L的NaOH將藻液的pH值調(diào)到實(shí)驗(yàn)所需值.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先將待處理的藻液200ml1.Carriergas2.Valve3.Humidifier一次性倒入分離塔中，然后開(kāi)啟氮?dú)馄块y門，氮?dú)?.Gas