盐藻细胞泡载分离法采收初步研究

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1、第3卷第1期过程工程学报Vol.3No.12003年2月TheChineseJournalofProcessEngineeringFeb.2003盐藻细胞泡载分离法采收的初步研究12122郑毅，崔景芹，马润宇，丛威，蔡昭铃(1.北京化工大学化学工程学院，北京100029；2.中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京100080)摘要：通过对盐藻细胞的浓缩倍数和采收率的测定，考察了藻液pH值、气体流速(vg)、藻细胞初始浓度(C0)对盐藻细胞的泡载分离采收性能的影响，优化了盐藻细胞泡载分离采收条件.结果表5明：在vg为60ml/min，C0为2.58×10个/ml，pH值

2、为7.5的条件下，盐藻细胞泡载分离的采收率达90%∼94%，浓缩倍数达30∼34.泡载分离是分离浓缩盐藻细胞的一种简便、高效的方法.关键词：盐藻细胞；泡载分离；浓缩倍数；采收率中图分类号：TQ028文献标识码：A文章编号：1009−606X(2003)01−0043−051前言[1]盐藻(Dunaliellasalina)是一种在食品、医药保健、化工和养殖业中具有独特经济价值的微藻.[2]已在我国及美、澳、日、以色列等国实现大面积培养，形成了较大规模的微藻产业.目前生产上5采用开放式跑道池培养，盐藻细胞的培养浓度比较低，通常为(4∼5)×10个/ml，且细胞的形体微小，[1,3−5

3、]一般为14µm×22µm左右.藻体密度与水相近，因而细胞的采收较为困难.传统的固液分离[6]手段都具有一定的局限，如絮凝沉淀法会污染产品、过滤法分离效率低等.目前工业上主要采用高速离心法，但能耗高并破坏微藻细胞.泡载分离是一种较新的生物分离方法，它通过鼓泡使细胞或溶质聚集在气−液界面，借助浮力上升至溶液主体上方形成富集层，以达到分离、浓缩溶质和净[7]化液相主体的目的，特别适于低浓度产物的富集.迄今为止，泡载分离技术已成功用于多种微生物的分离，在生物发酵液分离、废水处理以及[8−11][12−14]微藻的分离中都有应用.然而将其应用于盐藻细胞的采收却较少报道.而且目前所采用的泡载

4、分离微藻大都是在预先加入某种絮凝剂的条件下进行的，增加了后序处理负担.本工作考察了在无絮凝剂的情况下泡载采收盐藻的可行性，初步研究了气体流速(vg)、藻细胞初始浓度(C0)及藻液pH值对盐藻的批式泡载采收的影响.2材料和方法2.1材料与仪器藻种：内蒙古兰太生物工程公司提供，经纯化后使用.仪器：FA2004上皿电子天平(上海精密科学仪器有限公司)；XSZ−D2倒置式显微镜(重庆光学仪器厂)；pH−HJ90型数字式pH计(北京创业仪器厂)；HZQ−QG温控培养箱(哈尔滨东联电子技术公司)；LZB型玻璃转子流量计(沈阳玻璃仪器厂)；玻璃泡载分离塔(自制)；2.5L气升式光生物反应器(自制

5、).2.2培养方法[4]培养基：选用ASP2为培养基(不加维生素溶液).收稿日期：2002−09−24，修回日期：2002−11−21作者简介：郑毅(1976−)，男，福建省平潭县人，硕士研究生，环境工程专业；丛威，通讯联系人.44过程工程学报3卷藻种纯化：在ASP2培养基中加入1.5%∼2%的琼脂粉，配制成固体培养基并制成平板，将经o夏季强日光照射培养的藻液涂布到平板上，于温控培养箱中30C下静置培养，每天人工摇动1∼22次.以荧光灯为光源上、下照光培养，上光源平均光强3.6~4.0mW/cm，下光源平均光强5.7~6.02mW/cm.平板培养一周后将大而红的藻株转接进10ml(

6、含5ml培养液)锥形瓶，培养5∼7d后再次划线或涂布分离，经3次反复纯化得到的大而红的藻株经10和50ml(含20∼30ml培养液)扩种培养，最后接入250ml锥形瓶培养5∼8d作藻种.2.5L气升式光生物反应器培养：将200ml藻种液接入装有1800ml液体培养基的2.5L光照o2培养玻璃罐，在温度30C、光强1.6mW/cm、NaCl浓度12%、CO2−空气混合气体(CO26%，ϕ)45通气量20ml/min、接种浓度8×10个/ml的条件下培养7d左右，藻细胞浓度达到(5~6)×10个/ml，作为泡载采收实验藻液.2.3泡载分离装置与实验方法实验装置见图1，主要由高压氮气瓶、

7、饱和增湿缓冲罐、流量计和泡载分离塔等组成.分离塔主体由玻璃制成，内径20mm，高25cm，塔底焊接直径19mm的G3耐酸过滤沙片(孔径16∼30µm).实验方法：将原藻液配成预定的3种不同的初5始浓度(1∼2，2∼3，3∼4)×10个/ml，再用1mol/L的HCl和1mol/L的NaOH将藻液的pH值调到实验所需值.实验开始时先将待处理的藻液200ml1.Carriergas2.Valve3.Humidifier一次性倒入分离塔中，然后开启氮气瓶阀门，氮气4.Gas