白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種淡水微藻的影響

陳曉娣，吳 潔，鄧 蕓，朱 凱，韓萍芳，顧 軍

（1.南京工業(yè)大學(xué) 生物與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 211800；2.南京大學(xué) 昆山創(chuàng)新研究院，江蘇 昆山 215347；3.南京大學(xué) 物理學(xué)院，江蘇 南京 210093）

白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種淡水微藻的影響

陳曉娣1，2，吳 潔1，2，鄧 蕓2，3，朱 凱2，3，韓萍芳1，顧 軍2，3

（1.南京工業(yè)大學(xué) 生物與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 211800；2.南京大學(xué) 昆山創(chuàng)新研究院，江蘇 昆山 215347；3.南京大學(xué) 物理學(xué)院，江蘇 南京 210093）

利用光效高、耗能小的LED光譜作為光源培養(yǎng)微藻能夠降低微藻培養(yǎng)的成本，促進(jìn)微藻培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。比較了6種已市場(chǎng)化的，具有不同光強(qiáng)、不同光譜組成的白色LED復(fù)合光譜（1號(hào)，光強(qiáng)2 162 lx；2號(hào)，光強(qiáng)2 227 lx；3號(hào)，光強(qiáng)2 794 lx；4號(hào)，光強(qiáng)4 587 lx；5號(hào)，光強(qiáng)5 356 lx；6號(hào)，光強(qiáng)6 244 lx）對(duì)4種淡水微藻生長(zhǎng)情況和葉綠素含量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：四尾柵藻在5號(hào)光源下，有最大生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率，分別為2.89 g/L和0.32 g/（L·d）（以細(xì)胞干質(zhì)量計(jì)）；鈍頂螺旋藻在4號(hào)光源下，有最大生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率，分別為5.05 g/L和0.33 g/（L·d）；布朗葡萄藻在6號(hào)光源下，有最大生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率，分別為1.22 g/L和0.25 g/（L·d）；而集胞藻在光強(qiáng)較小的光源下生長(zhǎng)較好，當(dāng)光強(qiáng)為2 162 lx時(shí)，生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率分別為3.05 g/L和0.22 g/（L·d）。在光強(qiáng)較低的情況下，光質(zhì)的紅藍(lán)比對(duì)四尾柵藻和布朗葡萄藻的生長(zhǎng)沒有顯著影響（p＜0.05）；與藍(lán)光相比，紅光更利于集胞藻和鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)，分別在紅藍(lán)比（R/B）為11.7的1號(hào)光源和4號(hào)光源下有最大藻細(xì)胞密度3.05和5.05 g/L。四尾柵藻、鈍頂螺旋藻和布朗葡萄藻的單位水體內(nèi)葉綠素含量與比生長(zhǎng)速率成正比，而單位質(zhì)量干藻細(xì)胞內(nèi)的葉綠素含量隨光強(qiáng)的增大而有所降低。

白色LED復(fù)合光譜；微藻；生物質(zhì)質(zhì)量濃度；比生長(zhǎng)速率；葉綠素含量

微藻生物能源是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ摹⒖稍偕纳镔|(zhì)能源，但是微藻培養(yǎng)成本高，這是限制其大規(guī)模培養(yǎng)的主要因素之一［1-3］。微藻是一種光能自養(yǎng)型生物，光照是其生長(zhǎng)的主要能量來(lái)源之一［4］。光的性質(zhì)，如光波長(zhǎng)和光密度對(duì)微藻的生長(zhǎng)速率和光合色素的合成有很大的影響［5］。

與普通的熒光燈相比，LED具有光波段窄、光效率高、壽命長(zhǎng)和能耗小等特點(diǎn)，作為一種新型節(jié)能光源，研究其對(duì)微藻生長(zhǎng)和生理特性的影響受到越來(lái)越多的關(guān)注［6-15］。苗洪利等［6］以纖細(xì)角毛藻和亞心形扁藻為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)LED集成光源作為微藻生長(zhǎng)的照明光源比熒光燈更有優(yōu)勢(shì)。Fu等［7］發(fā)現(xiàn)在其他因素最優(yōu)時(shí)，660 nm的LED燈比680 nm的 LED燈更有利于促進(jìn)小球藻（Chlorella vulgaris）生長(zhǎng)。毛安君等［8］發(fā)現(xiàn)海生小球藻和等鞭金藻在飽和光強(qiáng)以下，生長(zhǎng)速率隨著光強(qiáng)的增大而增大，并且不同顏色的LED光對(duì)同一種藻的飽和光強(qiáng)不同。徐明芳等［9］發(fā)現(xiàn)LED集成光電板輻射紅光及紅、藍(lán)組合雙波長(zhǎng)光比白色日光燈組更適合鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)，包括細(xì)胞干質(zhì)量、葉綠素、藻膽蛋白的增加。然而，他們的研究基本上偏重于單色LED光譜或者單純的雙色LED光譜對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響，而微藻作為一個(gè)生命體，不同波譜范圍的光對(duì)其生理特性都有一定的影響，如：波長(zhǎng)為280～315 nm的光對(duì)微藻形態(tài)與生理過程的影響極??；315～400 nm的光能夠影響葉綠素的吸收以及光周期效應(yīng)；在400～520 nm（藍(lán)）時(shí)，葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對(duì)光合作用影響最大；在520～610 nm（綠）時(shí)，色素的吸收率不高；在610～720 nm（紅）時(shí)，葉綠素吸收率低，但是對(duì)光合作用與光周期效應(yīng)有顯著影響；在720～1 000 nm時(shí)，吸收率低，刺激細(xì)胞延長(zhǎng)，影響微藻繁殖［16］。白色LED復(fù)合光譜波長(zhǎng)范圍廣，可能更利于微藻生長(zhǎng)，因此研究白色復(fù)合光譜對(duì)微藻的影響也非常重要。

本文選擇已市場(chǎng)化的6種白色LED復(fù)合光譜為4種淡水微藻生長(zhǎng)提供光源，研究不同光強(qiáng)、不同光譜組成對(duì)微藻生長(zhǎng)和葉綠素含量的影響，為提高光源利用效率、降低微藻光照成本提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 藻種

實(shí)驗(yàn)藻種為四尾柵藻（Scenedesmus quadricanda）、集胞藻（Synechocystis sp.PCC6803）、鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）和布朗葡萄藻（Botryococcus braunii），均購(gòu)于中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所藻種庫(kù)。

1.2 培養(yǎng)基與培養(yǎng)條件

四尾柵藻、集胞藻和布朗葡萄藻均采用BG-11標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)液［17］，鈍頂螺旋藻采用 Spirulina培養(yǎng)液［18］。取100 mL培養(yǎng)液于250 mL錐形瓶中，初始接種密度為OD680≈0.1，培養(yǎng)溫度為27℃，光暗周期為12 h：12 h。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)平行試驗(yàn)，每組培養(yǎng)瓶置于單獨(dú)的長(zhǎng)方體小格中，光源位于瓶正上方4 cm處，每天定時(shí)搖瓶數(shù)次（為保證結(jié)果的可靠性，每次取樣時(shí)在同一個(gè)瓶子內(nèi)的3個(gè)不同地方取樣，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差均小于0.005）。所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均值。

1.3 光源

實(shí)驗(yàn)所用光源為6種復(fù)合LED光譜，光譜的性質(zhì)使用鋼質(zhì)測(cè)光積分球（遠(yuǎn)方公司，SIS-2-2.0 m），以藍(lán)光芯片和Yaga熒光粉為激發(fā)光源測(cè)定，結(jié)果見表1。

1.4 測(cè)量方法

1.4.1生物量的測(cè)定

根據(jù)文獻(xiàn)［19］的方法，并加以改進(jìn)：將藻液超聲均質(zhì)后，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其在680 nm處的光密度值（OD680），并根據(jù)光密度與干質(zhì)量（dry cell wight，DCW）（以1 g干細(xì)胞質(zhì)量計(jì)）的相關(guān)關(guān)系，把光密度換算成藻細(xì)胞干質(zhì)量X（g/L）。4種藻種的光密度與藻細(xì)胞干質(zhì)量的關(guān)系分別見式（1）～（4）。

表1 白色LED復(fù)合光譜的主要性質(zhì)Table 1 Characteristics of LEDs

1.4.2 比生長(zhǎng)速率μ的測(cè)定

用比生長(zhǎng)速率來(lái)表示藻類的生長(zhǎng)變化，見式（5）。

式中：X1、X2分別為培養(yǎng)時(shí)間為t1、t2時(shí)的藻細(xì)胞生物量。

1.4.3 葉綠素含量

采用分光光度法測(cè)定葉綠素含量［20］，取定量的藻液離心濃縮后，加入體積分?jǐn)?shù)為90%的丙酮，在組織研磨器中充分研磨，在3 400 r/min下離心10 min，將上清液倒入10 mL容量瓶中。重復(fù)1～2次，使沉淀為白色為止。再用90%的丙酮定容。測(cè)定上清液在663和645 nm處的吸光度A，用90%的丙酮做空白。根據(jù)Arnon［21］計(jì)算公式：

式中：ρa(bǔ)、ρb和ρT分別為葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的質(zhì)量濃度，mg/L；A663和A645為上清液在663和645 nm處的吸光度；N為稀釋倍數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)獲得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007處理后，使用Origin 8.1（美國(guó)Origin Pro公司）作圖；方差分析使用SPSS 13.0（美國(guó)SPSS公司），用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種微藻生物量的影響

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，微藻在每個(gè)LED光譜下的生長(zhǎng)狀態(tài)相同，由于布朗葡萄藻的生長(zhǎng)較慢，當(dāng)其達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)，其余的3種微藻已趨于衰亡期，此時(shí)停止培養(yǎng)，培養(yǎng)周期為21 d。當(dāng)溫度、pH和底物濃度不是限制因素時(shí)，6種白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種微藻的生物量和比生長(zhǎng)速率的影響，結(jié)果如圖1和圖2所示。

由圖1可知：在微藻生長(zhǎng)的延滯期內(nèi)，6種光源對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響差別不明顯，但是從對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期開始，不同光源對(duì)4種淡水微藻生物量的影響區(qū)別較顯著。四尾柵藻、集胞藻和鈍頂螺旋藻在不同的光源下都能夠生長(zhǎng)，但是不同光源下的生長(zhǎng)曲線不同；而布朗葡萄藻只能利用光強(qiáng)較大的4、5和6號(hào)光源進(jìn)行光合作用，在其他的光源作用下的生物量變化不明顯。

因?yàn)椴煌⒃迳L(zhǎng)周期不同，故取4種微藻對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的比生長(zhǎng)速率來(lái)比較不同光源對(duì)4種微藻生長(zhǎng)的影響（圖2）。

由圖2可知：四尾柵藻在1、2和3號(hào)光源下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的比生長(zhǎng)速率沒有顯著差異性（p＞0.05），分別為0.12、0.12和0.14 g/（L·d），說明在光強(qiáng)較低的情況下，光強(qiáng)是四尾柵藻生長(zhǎng)的最大限制因素，光譜的紅藍(lán)比對(duì)四尾柵藻的比生長(zhǎng)速率影響不大。隨著光強(qiáng)的增大，四尾柵藻在5號(hào)光源下的比生長(zhǎng)速率達(dá)到最大（0.32 g/（L·d）），且與前4個(gè)光源下的生長(zhǎng)速率相比，差異極顯著（p＜0.05），隨著光強(qiáng)的繼續(xù)增大，6號(hào)光源下的生長(zhǎng)速率卻比5號(hào)光源降低0.05 g/（L·d）；說明四尾柵藻的飽和光強(qiáng)在5 356 lx左右，超過飽和光強(qiáng)后，生長(zhǎng)速率反而降低。

集胞藻對(duì)光源的適應(yīng)性較強(qiáng)，在這6種光源下都能生長(zhǎng)。集胞藻在1號(hào)光源下的生長(zhǎng)情況最好，生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率分別為3.05 g/L和0.21 g/（L·d）；而2號(hào)光源下生長(zhǎng)最差，生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率分別為為 2.30 g/L和 0.13 g/（L·d），說明光質(zhì)是集胞藻生長(zhǎng)的最大限制因素，紅光能夠促進(jìn)集胞藻生長(zhǎng)。隨著光強(qiáng)的增大，集胞藻的比生長(zhǎng)速率有所下降，說明集胞藻適合在光強(qiáng)較小的光源下生長(zhǎng)。

鈍頂螺旋藻在不同光源下的比生長(zhǎng)速率差異極顯著（p＜0.05）。其在1號(hào)光源下的生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率分別為 2.23 g/L和 0.14 g/（L·d），都高于2號(hào)光源下的結(jié)果（1.65 g/L和0.10 g/（L·d））。這與徐明芳等［9］得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，說明鈍頂螺旋藻在紅光下生長(zhǎng)較好。隨著光強(qiáng)的增大，鈍頂螺旋藻在4號(hào)光源下達(dá)到最大生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率（5.05 g/L和 0.33 g/（L·d）），隨著光強(qiáng)繼續(xù)的增大，生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率卻有所下降，這可能有兩方面的原因：已經(jīng)達(dá)到鈍頂螺旋藻的最大飽和光強(qiáng)，隨著光強(qiáng)增大，生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率下降［22］；光質(zhì)對(duì)鈍頂螺旋藻的影響大于光強(qiáng)的影響［23］。

布朗葡萄藻的生長(zhǎng)情況與光強(qiáng)的大小有一定的相關(guān)性。在光強(qiáng)較小的前3個(gè)光源下生長(zhǎng)變化不明顯，培養(yǎng)21 d后其生物質(zhì)質(zhì)量濃度仍然很低，分別為0.13、0.13和0.17 g/L（圖1），隨著光強(qiáng)的增大，其生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率都增大，6號(hào)光源的生物質(zhì)質(zhì)量濃度和比生長(zhǎng)速率比4號(hào)和5號(hào)光源分別大0.56 g/L、0.09 g/（L·d）和0.37 g/L、0.03 g/（L·d）。本文選擇的6種光源均未達(dá)到其飽和光強(qiáng)。

2.2 白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種微藻葉綠素含量的

影響

光是植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因素之一，不僅為植物光合作用提供所需的能量，而且觸發(fā)植物形態(tài)變化、質(zhì)體分化、新陳代謝等重要反應(yīng)［24-25］。植物色素能夠吸收光能產(chǎn)生一系列的生化反應(yīng)，但是不同植物色素吸收的波長(zhǎng)不同［26］。6種白色LED復(fù)合光譜對(duì)4種微藻葉綠素（Chl）a、葉綠素b和總量的影響見表2。

圖1 6種白色LED復(fù)合光譜下的微藻的生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curves of microalgae under different LED

圖2 4種微藻在不同光源下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的比生長(zhǎng)速率Fig.2 Growth rates of microalgae under different LED

表2 不同白色LED復(fù)合光源對(duì)微藻單位水體內(nèi)葉綠素含量的影響Table 2 Effects of LED on the chlorophyll content of microalgae mg/L

由表2可知：?jiǎn)挝凰w內(nèi)不同白色LED復(fù)合光譜下的4種微藻的葉綠素a、b和總?cè)~綠素的含量不同。四尾柵藻在5號(hào)光源下的葉綠素量最高（10.27 mg/L）；鈍頂螺旋藻在4號(hào)光源下葉綠素量最高（15.81 mg/L）；布朗葡萄藻在6號(hào)光源下葉綠素量最高（9.11 mg/L）；而集胞藻在各個(gè)光源下的葉綠素量都較低。因?yàn)榧宓膫€(gè)體較?。?～5 μm），鏡檢不能判斷是否破碎，研磨的時(shí)候可能破碎率偏低，從而造成葉綠素量較低，不能夠完全反映其真實(shí)的葉綠素量。故集胞藻的葉綠素含量本文不再討論，需要用別的檢測(cè)方法，如流式細(xì)胞術(shù)等［27］確定破碎率。

與生長(zhǎng)速率相對(duì)應(yīng)，布朗葡萄藻單位水體內(nèi)的葉綠素含量在所選用光強(qiáng)范圍內(nèi)，一直隨著入射光強(qiáng)的增大保持上升趨勢(shì)。四尾柵藻和鈍頂螺旋藻在入射光強(qiáng)小于飽和光強(qiáng)時(shí)，葉綠素含量隨著光強(qiáng)的增大而增多，四尾柵藻在6號(hào)光源下葉綠素含量開始下降，鈍頂螺旋藻的葉綠素含量從5號(hào)光源開始下降。葉綠素含量隨著光照強(qiáng)度的增加呈低—高—低的趨勢(shì)，這種現(xiàn)象與歐陽(yáng)崢嶸等［28］和嚴(yán)美姣等［29］的報(bào)道結(jié)果一致。歐陽(yáng)崢嶸等［28］分析，這是因?yàn)樵孱悓?duì)光照強(qiáng)度有一個(gè)飽和點(diǎn)，低于光飽和點(diǎn)，隨著光強(qiáng)的增加，藻類的光合速率加快；超過光飽和點(diǎn)，藻類的光合速率不再增加，甚至減弱、停止。布朗葡萄藻的葉綠素量在所選用光強(qiáng)范圍內(nèi)一直保持上升趨勢(shì)，可能是因?yàn)樗x的6種光源均未達(dá)到其飽和光強(qiáng)。單位水體葉綠素含量的變化與藻類密度或生物量的變化緊密相關(guān)：在不同的白色LED復(fù)合光譜下，3種微藻的葉綠素量與其生長(zhǎng)速率成正比，生長(zhǎng)速率越快，葉綠素含量越高。劉青等［30］也報(bào)道了相似的結(jié)果。

由于單位水體內(nèi)微藻的葉綠素含量受微藻密度影響，因此將之換算成單位生物量的微藻的葉綠素含量，見圖3，由此反映單位質(zhì)量藻體的葉綠素量。布朗葡萄藻的單位藻細(xì)胞干質(zhì)量的葉綠素含量最高，而鈍頂螺旋藻含量最低。除了鈍頂螺旋藻，其他2種藻在2號(hào)光源下的葉綠素含量高于1號(hào)光源，這可能是因?yàn)?號(hào)光源中藍(lán)光的比例大于1號(hào)光源，而在藍(lán)光下，葉綠素的吸收比例較大［30-32］。之后隨著光強(qiáng)的增大，布朗葡萄藻單位生物量的葉綠素含量反而降低，其他2種微藻的葉綠素含量變化不明顯。這是因?yàn)楣鈴?qiáng)對(duì)于微藻光合活力的影響主要是通過影響藻膽體捕光色素的合成及其構(gòu)成比例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。曾文爐等［31］發(fā)現(xiàn)耐強(qiáng)光的鹽澤螺旋藻品系3F，在強(qiáng)光下其葉綠素和藻膽蛋白的含量呈下降趨勢(shì)，胡蘿卜素和β-胡蘿卜素含量也有所降低。對(duì)比在1號(hào)和2號(hào)光源下3種微藻的葉綠素量可以發(fā)現(xiàn)：四尾柵藻和布朗葡萄藻在紅藍(lán)比為3.4時(shí)，單位藻細(xì)胞干質(zhì)量的葉綠素量較高，說明葉綠素的合成受到藍(lán)光的促進(jìn)，在紅光下合成較少［30-32］。而卻在紅藍(lán)比為11.7的1號(hào)光源下鈍頂螺旋藻的葉綠素量較高，與徐明芳等［9］研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)槁菪骞夂仙氐奈諈^(qū)主要在紅光區(qū)，光合效率較高，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物多。而Miguel等［33］對(duì)紅光促進(jìn)螺旋藻生長(zhǎng)作用的機(jī)制提出了不同的解釋：紅光環(huán)境下，螺旋藻細(xì)胞中的藻藍(lán)葉黃素量下降而β-胡蘿卜素上升，后者可以吸收300～500 nm的光波，從而有助于保護(hù)葉綠素a在高光強(qiáng)下免受氧化；而在弱光照條件下，β-胡蘿卜素則主要發(fā)揮其作為輔助色素的功效，專職于捕獲光能并將其有效地傳遞給葉綠素a。

圖3 不同光源下微藻的葉綠素總量Fig.3 Chlorophyll content of microalgae under different LEDs.The error bars represent the standard deviation of the triplicate samples.

3 結(jié)論

四尾柵藻、集胞藻和鈍頂螺旋藻能夠利用所選的6種白色LED復(fù)合光譜生長(zhǎng)，而布朗葡萄藻只能利用4、5和6號(hào)光源生長(zhǎng)，其他光源下基本不生長(zhǎng)。不同的光譜對(duì)微藻的生物量、比生長(zhǎng)速率以及葉綠素含量的影響也不相同：四尾柵藻和鈍頂螺旋藻的生物量和比生長(zhǎng)速率在未達(dá)到飽和光強(qiáng)前，隨著光強(qiáng)的增大而增大；超過飽和光強(qiáng)后，隨著光強(qiáng)的增大，比生長(zhǎng)速率降低。布朗葡萄藻對(duì)光強(qiáng)很敏感，只能利用光強(qiáng)較大的光源生長(zhǎng)，所測(cè)試6種光源均未達(dá)到其飽和光強(qiáng)。集胞藻在弱光下比生長(zhǎng)速率較大，生物量積累較多。4種微藻對(duì)光強(qiáng)大小的需求順序?yàn)椴祭势咸言?、四尾柵藻、鈍頂螺旋藻和集胞藻。在光強(qiáng)較小的情況下，光質(zhì)的紅藍(lán)比對(duì)四尾柵藻和布朗葡萄藻的生長(zhǎng)沒有影響，而紅光能夠促進(jìn)集胞藻和鈍頂螺旋藻生長(zhǎng)。

四尾柵藻、鈍頂螺旋藻和布朗葡萄藻單位水體的葉綠素含量與它們的生長(zhǎng)速率趨勢(shì)一致：對(duì)光照強(qiáng)度有一個(gè)飽和點(diǎn)，低于光飽和點(diǎn)，隨著光強(qiáng)的增加，葉綠素含量增加；超過光飽和點(diǎn)，葉綠素含量有所下降。布朗葡萄藻單位藻細(xì)胞干質(zhì)量下的葉綠素含量最高，而鈍頂螺旋藻的葉綠素含量最低。四尾柵藻和布朗葡萄藻在2號(hào)光源下的葉綠素含量高于1號(hào)光源，是因?yàn)槠涔夂仙厥艿剿{(lán)色光的促進(jìn)，在紅藍(lán)比低的光源下葉綠素吸收比例較高；而鈍頂螺旋藻的葉綠素含量在紅光下較高，是因?yàn)槁菪骞夂仙氐奈諈^(qū)主要在紅光區(qū)，光合效率較高，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物多。

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（責(zé)任編輯 荀志金）

Effects of LEDs on cultivation of four species of freshwater microalgae

CHEN Xiaodi1，2，WU Jie1，2，DENG Yun2，3，ZHU Kai2，3，HAN Pingfang1，GU Jun2，3
（1.College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211800，China；
2.Kunshan Innovation Institute of Nanjing University，Kunshan 215347，China；3.Physics School，Nanjing University，Nanjing 210093，China）

Using LED that has the high efficient of light and low energy lose as light source can decrease the cost of microalgae cultivation and promote the industrialization.We compared the influence on the growth of four microalgae under six market-oriented white composite LED light that have different intensity and spectrum.The six light source are No.1 with 2 162 lx，No.2 with 2 227 lx，No.3 with 2 794 lx，No.4 with 4 587 lx，No.5 with 5 356 lx，and No.6 with 6 244 lx.Under No.5 source of light，Scenedesmus quadricanda has the greatest biomass concentration about 2.89 g/L and the ratio of growth about 0.32 g/（L·d）（dry cell weights）；Spirulina platensis has the same type of values showed respectively about 5.05 g/L and 0.33 g/（L·d）under the No.4 source of light.Under the No.6 source of light，Botryococcus braunii has the greatest biomass concentration of 1.22 g/L and the ratio of growth of0.25 g/（L·d），while the growth of Synechocystis sp.PCC 6803 is better under less light intensity No.1 light source，the biomass concentration is 3.05 g/L and the ratio of growth is 0.22 g/（L·d）.Under the situation of lower light intensity，the Red/Blue value of light has no obvious effect on the growth of Scenedesmus quadricanda and Botryococcus braunii.（P＜0.05）.Comparing to blue light，red light is better for the growth of Synechocystis sp.PCC 6803 and Scenedesmus quadricanda.With the No.1 and No.4 light source which Red/Blue is 11.7，the greatest cell density is 3.05 g/L and 5.05g/L.The ratio between chlorophyll per water and the rate of growth is positive in Scenedesmus quadricanda，Spirulina platensis and Botryococcus braunii，but the contents of chlorophyll in dry weight parts per algae have the negative relationship with the intensity of light.

LED；microalgae；biomass；growth rates；chlorophyll content

Q945

A

1672-3678（2015）01-0094-07

10.3969/j.issn.1672-3678.2015.01.016

2013-08-07

江蘇省自然科學(xué)基金（BK2012218）；昆山市可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)科技專項(xiàng)（KS1204）

陳曉娣（1988—），女，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向：微藻生物技術(shù)；韓萍芳（聯(lián)系人），教授，E-mail：hpf@njtech.edu.cn