基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法_赵策,郭美锦专利（质谱仪,封闭式,基于）-早鸽网

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一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法

专利名称

一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法
发明者

赵策, 郭美锦
公开日

2012年8月1日
申请日期

2011年1月27日
优先权日

2011年1月27日
申请人

华东理工大学
文档编号

C12M1/02GK102618431SQ20111002865
关键字

质谱仪封闭式基于生物过程
权利要求

1.一种封闭式光生物反应器装置，其特征在于，包括封闭式光生物反应器，其中所述的封闭式光生物反应器包括培养罐体、提供光照的光源、搅拌系统、进气管道、和排气管道；以及与所述封闭式光生物反应器相连或整合的、用于分析排气的在线过程质谱仪系统，所述在线过程质谱仪系统包括过程质谱仪2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的在线过程质谱仪系统还包括排气分析前处理系统和数据处理器3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的反应器还安装有在线传感器或检测装置，所述传感器或检测装置用于检测一种或多种选自下组的数据溶氧浓度、pH、氧化还原电位、在线重量、温度、进气流量、罐压力、光强度、深度4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的排气分析前处理系统包括通过管道相连的以下部件缓冲瓶、加热器、过滤器，其中来自光生物反应器的排气经所述排气分前处理系统处理后，送入过程质谱仪进行检测5.一种藻细胞生长过程监控方法，其特征在于，包括步骤 (a)将藻细胞置于权利要求I所述的封闭式光生物反应器装置中； (b)在藻细胞生长过程中，在线实时测量进气和排气中的CO2和O2的浓度，以及在线测量进入和排出空气的质量流量和光生物反应器的真实藻细胞培养体积，从而得出藻细胞生长过程的 CO2 固定速率(Carbon dioxide fixation rate, CFR)、O2 释放速率(Oxygenelution rate, OER)和呼吸商(Respirotary quotient, RQ)6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的藻细胞是采集自以下地点的水体样品中的藻细胞湖泊、河流、海洋、池塘、污水池7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤 (c)基于测定的CO2固定速率、O2释放速率和呼吸商，确定藻细胞所处的生长时期8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤 (c)基于测定的CO2固定速率、O2释放速率和呼吸商，确定藻细胞所处的生长时期，并判断藻细胞是否已经进入生长对数期或预测藻细胞进入生长对数期的时间9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，CO2固定速率、O2释放速率和呼吸商分别按以下公式进行计算10.如权利要求I所述的封闭式光生物反应器装置的用途，其特征在于，所述装置被(a)用于监控藻细胞生长过程；(b)用于预测湖泊是否会发生水华暴发；(c)用于在线监测藻细胞的生理代谢强度
技术领域

本发明涉及环境监测和环境保护领域，具体地，本发明涉及一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法，本发明方法和设备可用于监控湖泊、海洋蓝藻、微藻等藻细胞的生长
背景技术

专利详情
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权力要求
说明书
法律状态

专利名称：一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法蓝藻、微藻等藻细胞利用二氧化碳和光能通过光合作用合成细胞生长所必需的糖并放出氧气，进而合成蛋白质、脂肪、核酸等大分子物质。不论是生长在敞开式湖泊、海洋和河流、池塘、污水池等的蓝藻、硅藻和微藻，还是人工培养在封闭式光生物反应器(管道式、平板式、立式吊袋、浮式薄膜袋、柱状气升式和搅拌式发酵罐等)的藻类细胞，其生长的最基本生理特征是通过光合作用固定CO2、和释放氧气。因此，在藻类细胞生长过程中在线监测其光合作用强度将是监控藻细胞生长的最重要方法。目前，水环境中浮游植物(主要指浮游藻类，不包括细菌和其它植物)含有叶绿素，也是利用光能进行光合作用，将无机物转变为有机物如葡萄糖；同时，将太阳光能通过光合作用被储藏于植物体内，这些有机物和能量供其它消费者代谢利用，维持水环境系统中物质与能量的供应。因此，湖泊中主要初级生产者浮游植物在水环境生态链中具有重要的地位。湖泊水环境的好坏往往与浮游植物(藻类)的初级代谢生产力强弱有重要的相关性。目前浮游植物(藻类)初级生产力测定方法主要有黑白瓶测氧法、模型法和放射性14C标记法[陈伟民，黄祥飞，周万平，《湖泊生态系统观测方法》，中国环境科学出版社，2005]，这些方法均是采用动态法测定，误差较大。目前通常用浮游植物释放碳(EOC)测定方法来表征初级生产力大小或藻细胞的生理能力，这种方法是根据活浮游植物细胞代谢时释放碳的原理进行测定。然而，藻细胞代谢强度远低于微生物细胞、动物细胞和植物细胞(表I)。表I不同生物细胞氧和CO2代谢速率范围和测量精度要求本发明涉及一种基于过程质谱仪的封闭式光生物反应器装置及藻细胞生长过程监控方法。本发明提供了一种封闭式光生物反应器装置，它包括封闭式光生物反应器，其中所述的封闭式光生物反应器包括培养罐体、提供光照的光源、搅拌系统、进气管道、和排气管道；以及与所述封闭式光生物反应器相连或整合的、用于分析排气的在线过程质谱仪系统。本发明具有直接、实时、精确等特点。

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