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光照發酵罐的工作原理

來源:江蘇中正生物工程設備有限公司   2025年04月24日 17:20  
  光照發酵罐的工作原理:
 
  光照發酵罐是一種結合光照技術與傳統發酵工藝的設備,其核心在于通過精確控制光照條件和其他環境參數,優化微生物或細胞的培養過程。以下是其工作原理的詳細解析:
 
  1. 光照系統的作用
 
  光源類型:
 
  光照發酵罐通常配備LED燈、熒光燈或鹵素燈等光源,可根據培養對象的需求選擇特定波長(如紅光、藍光或白光)。
 
  示例:微藻培養常使用紅光和藍光,因其葉綠素吸收效率高;光合細菌則可能偏好近紅外光。
 
  光照強度與周期:
 
  光照強度(單位:μmol/m²/s)和光周期(光照/黑暗時間比)可通過控制器精確調節。
 
  作用:模擬自然光照條件,促進光合作用或光依賴型代謝途徑。
 
  2. 環境參數協同控制
 
  溫度控制:
 
  通過罐體夾套或內置盤管循環水浴,維持恒定溫度(如25-37℃)。
 
  重要性:微生物酶活性對溫度敏感,偏離最佳范圍會抑制生長。
 
  通氣與攪拌:
 
  通氣:向罐內通入無菌空氣或特定氣體(如CO?),滿足需氧微生物的呼吸需求。
 
  攪拌:通過攪拌槳或旋轉床實現氣液混合,防止細胞沉降并均勻分布光照。
 
  pH調節:
 
  自動添加酸/堿溶液(如HCl/NaOH)維持pH穩定,避免代謝產物積累導致酸堿失衡。
 
  3. 微生物代謝的光調控機制
 
  光合作用驅動:
 
  對于光合微生物(如微藻、藍細菌),光照提供能量(ATP)和還原力(NADPH),推動CO?固定和生物質合成。
 
  光信號轉導:
 
  非光合微生物(如某些真菌、酵母)可通過光受體感知光照,調節基因表達(如次級代謝產物合成)。
 
  示例:某些真菌在紅光下增加類胡蘿卜素產量。
 
  4. 系統整合與自動化
 
  實時監測:
 
  傳感器持續監測溶氧(DO)、pH、溫度、光照強度等參數,反饋至控制系統。
 
  動態調整:
 
  根據預設程序或算法,自動調整光照周期、通氣量或攪拌速度,優化培養過程。
 
  優勢:減少人為干預,提高實驗重復性和生產效率。
 

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