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光氧生物反应器技术:AlgaTech®藻类培养与在线监测技术方案

2025-09-24     来源:本站     点击次数:45

      光氧生物反应器技术作为光氧生物特别是藻类生物技术,包括藻类生物能源生产、污水处理、碳固定、环境污染生物传感检测、营养健康食品乃至药品研发生产等,已成为现代生物技术中不可替代的重要工具。易科泰生态技术公司积20年来藻类培养与测量监测技术服务经验及近10年来的研发,提供光氧生物反应器——藻类培养与在线监测技术全面解决方案,广泛应用于藻类生物技术、藻类表型分析、生态环境研究监测等领域。
  • 多通道智能LED光源技术,温度、CO2、pH等不同环境控制
  • 在线监测光密度、叶绿素荧光光合生理指数、溶解氧、pH、碳排放等
  • 通过叶绿素荧光技术,在线监测藻类生长状态、胁迫状态、生理健康状态等
  • 可在线监测藻类荧光快速动力学曲线OJIP
  • 可在线监测Q-A再氧化动力学,详细解析光合作用电子传递过程
  • 早期、无损、超高灵敏度在线监测藻类对环境的响应,如对环境污染的响应等
 
应用案例:
      Aleksandra等(Scientific Report,2024)利用光养生物反应器技术与双调制超高灵敏度叶绿素荧光传感技术,对抗污涂层(antifouling)对水环境污染及藻类早期响应进行了实验研究。实验选用AF1、AF2、AF3、AF4四种抗污涂层,在早期分别浸入生物反应器的莱茵衣藻培养体系中,这4种涂层的氧化铜含量保持一致,但代森锌(Zineb)浓度依次为12.8%、8.6%、4.3%、及无Zineb,无AF涂层侵入的作为对照组(control),通过监测和分析藻类培养过程中的光合指标Fv/Fm、超高灵敏度叶绿素荧光Q-A再氧化动力学等参数,用于评估藻类对AF涂层污染的早期响应。
      通过PSII光化学最大光量子产率(Fv/Fm)这一参数(参见上图)来评估AF涂层对PSII活性的影响。可以看出,所有测试的AF涂层均对莱茵衣藻的光合活性有显著的抑制作用,在暴露后的第1个小时内Fv/Fm急剧下降,之后Fv/Fm值缓慢上升,并在第11小时达到最大值,然而,这种恢复后的水平仍然比对照组低50%。
      通过对Q-A再氧化动力学在线监测,更详细地理解电子传递过程以及PSII在不同环境条件下的动态行为(参见下图)。结果表明,AF涂层对Q-A再氧化动力学有显著影响,不同AF处理下动力学曲线呈现出不同的模式。研究人员引入了特征时间常数(ti)这一概念进一步分析Q-A再氧化动力学,将动力学响应曲线分为快相(phase)、中期相和慢相几个阶段,可以看出,含有最高除藻剂浓度的AF1组其特征时间常数(蓝色柱)与其它组有非常大的差异,以上分析涵盖了从微秒到秒级的时间尺度。
 
参考文献:Orzechowska, A. et al. Novel technique for the ultra-sensitive detection of hazardous contaminants using an innovative sensor integrated with a bioreactor. Sci Rep 14, 12836 (2024).
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