鼓泡生物反应器培养丹参不定根的研究

摘要

植物根培养技术具有不使用外源激素、遗传稳定、产量高等特点，适合于次生代谢物质来自于植物根部的植物的组织培养。对于植物细胞与组织的培养而言，充分了解反应器内部的培养液流变学性质、剪切、混合等性质，对于工业化生产具有重要意义。 基于课题组对不同结构鼓泡生物反应器的研究结果，本文设计制造了一组相同的近球形鼓泡反应器用于丹参不定根的反应器培养。借助于多相测试技术，对该组反应器内的平均气含率εg、液相速度、体积传质系数KLα等进行了实验研究，并在该组反应器内进行了丹参不定根的培养研究。 实验采用体积膨胀法测定反应器内的平均气含率，使用激光多普勒测速仪(LDA)测定反应器内的平均液相速度，采用亚硫酸钠氧化法测定反应器内的体积传质系数。结果表明，在本实验条件范围内，平均气含率和体积传质系数随着通气量的增大而增大。反应器内装液量增加，表观气速降低，体积传质系数降低。平均液相速度在反应器径向上的分布具有对称性，反应器中心区域的速度值最大，且与通气量和轴向高度有关。在反应器的轴向上，随着轴向位置的升高，表观气速的下降，液相平均速度逐渐减小。在反应器同一截面上，从反应器中心到器壁的速度差值逐渐小。由于气相的搅动作用，液体在靠近反应器壁的区域产生。回流，回流速度随着通气量的增加而增加。 对丹参不定根在该组反应器内的培养过程进行了初步研究，结果表明：丹参在反应器内的生长呈“S”形曲线：0～15d为生长的延迟期：15～45d为快速生长期：45～55d为静止期。培养45d时获得最大生物量，鲜重(FW)、干重(DW)分别为21.54±0.02g和1.55±0.02g，增殖倍数为1.15±0.01，此时丹参酮ⅡA和原儿茶醛的含量分别为0.141±0.001 mg/g和0.131±0.001mg/g。对反应器培养的通气量条件进行了实验研究，结果表明当反应器采用0.2L/min空气流量时，丹参不定根的生长速度最大，不定根的鲜重、干重和增殖倍数分别为24.50±0.01g、1.99±0.01g、1.58±0.02。对应的丹参酮ⅡA和原儿茶醛的含量分别为0.131±0.001 mg/g和0.092±0.006mg/g。

目录

文摘

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声明

前言

第一章 文献综述

1.1引言

1.2植物细胞与组织培养的研究进展

1.2.1植物的细胞培养

1.2.2植物的根培养

1.3植物组织培养生物反应器技术的研究进展

1.3.1机械搅拌式反应器

1.3.2非机械搅拌式反应器

1.3.3光生物反应器

1.3.4其它类型生物反应器

1.4丹参组织及细胞培养的研究进展

1.4.1愈伤组织培养

1.4.2细胞培养

1.4.3毛状根培养

1.4.4不定根培养

1.5鼓泡反应器气液两相流研究

1.5.1气含率的研究

1.5.2体积传质系数的研究

1.5.3激光多普勒测速技术

1.6本文的研究意义和内容

第二章 反应器平均气含率、液相速度与体积传质系数的研究

2.1平均气含率的测定

2.1.1实验装置与流程

2.1.2测定方法

2.1.3测定步骤

2.2液相速度的测定

2.2.1实验装置及原理

2.2.2测定步骤

2.3体积传质系数的测定

2.3.1测定原理

2.3.2测定步骤

2.4结果与分析

2.4.1平均气含率

2.4.2液相速度

2.4.3体积传质系数

2.4.4小结

第三章 丹参不定根的反应器培养

3.1实验装置

3.2材料与方法

3.2.1实验仪器

3.2.2丹参反应器培养的生长曲线测定

3.2.3不同通气量下的丹参不定根的反应器培养

3.3结果与分析

3.3.1反应器内丹参不定根的生长动力学测定

3.3.2不同空气流量条件下丹参不定根的生长

3.4小结

第四章 结论与建议

4.1结论

4.1.1反应器内的流体动力学参数和传质系数测定

4.1.2丹参不定根的反应器培养

4.2建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附 录

致 谢