【導讀】瓶頸的突破提供創(chuàng)新的源泉，推進我國微藻能源的規(guī)?；M程。（株）庫和共享信息平臺。方法以及光生物反應器的放大準則。明專利25-35項，其中國際專利3-5項；出版專著1-2部。微藻能源這一快速發(fā)展領域得到同行認可并產(chǎn)生重要影響的研究團隊。單元復雜等特點，其外在表象是成本高。制約微藻能源形成規(guī)?；母驹蚴?，工及系統(tǒng)集成優(yōu)化方面的工程科學問題，未得到深入系統(tǒng)的闡明。第一個層面主要以藻種選育及。細胞本身基礎代謝規(guī)律與調控機制發(fā)現(xiàn)為主要研究內容。藻種性能的要求出發(fā)，選育出可在不同條件下規(guī)?；囵B(yǎng)的能源微藻藻種（株），備過程中所涉及的生物學和工程學方面的關鍵科學問題的認識與研究。優(yōu)良藻種是微藻能源規(guī)?；苽涞脑搭^。對于通過誘變篩選等方法所。能源微藻胞內代謝及油脂合成與積累機理的。代謝途徑改造及培養(yǎng)工藝優(yōu)化的關鍵所在?，F(xiàn)有基于單一因子或單一分支。須從系統(tǒng)水平考察出發(fā)細胞特性，才能設計出最佳的代謝工程策略。

　　

【正文】 光生物反應器及管道式光生物反應器等）內部氣 液 固三相體系的混合特性等進行模擬計算，獲得不同混合條件下的流體混合特性參數(shù)。采用 PIV 和 LDA 等測試技術，進行混合特性模擬結果的實驗驗證與模擬方法的修正。結合光衰減模型，通過數(shù)學分析 方法（如傅里葉分析和小波分析等）獲得藻細胞在光生物反應器內的光暗循環(huán)頻率、光區(qū)停留時間占循環(huán)時間比例和時間平均光強等光分布特性參數(shù)。對三角褐指藻、小球藻等在不同類型光生物反應器內進行培養(yǎng)，確定影響能源微藻高效率培養(yǎng)的敏感性參數(shù)，并對不同類型的光生物反應器的培養(yǎng)效率進行評價。基于獲得的光照方向的混合特性及光分布特性方面的敏感參數(shù)，利用 CFD 對合適類型的 22 22 光生物反應器的結構進行系統(tǒng)優(yōu)化，結合 CFD 模擬計算結果與逐級放大試驗，挖掘 基于光照方向混合及光衰減特性的光 生物反應器設計與放大原理 ，為規(guī)?；馍锓磻鞯脑O計提 供依據(jù)。 4. 采用恒化培養(yǎng)和同位素 13C 標記等方法研究典型能源微藻（如小球藻等）不同環(huán)境條件 （光強與細胞密度、 CO2濃度與 pH、溫度、 N 等營養(yǎng)物）下的光自養(yǎng) 培養(yǎng)過程以 及生長模式轉變（如異養(yǎng)轉光自養(yǎng)）時基因組、轉錄組和脂組等的差異和變化規(guī)律； 采用組學及 13C 標記等手段，結合所構建的微藻全基因組代謝網(wǎng)絡模型，研究重要環(huán)境影響因子條件下的碳代謝和油脂累積的規(guī)律，闡析環(huán)境優(yōu)化及脅迫條件下的代謝過程特征和細胞與環(huán)境相互作用機制；采用恒化培養(yǎng)或批培養(yǎng)方法開展不同環(huán)境條件下的細胞宏觀代謝流研究，獲得細胞生長與油脂累積過 程動力學模型；研究既是碳源又是酸度平衡調節(jié)物的 CO2 的吸收規(guī)律及其與培養(yǎng)過程的耦合調控方法；采用恒化培養(yǎng)或批培養(yǎng)方法， 對 微藻 光自養(yǎng) 培養(yǎng)過程 的 在線參數(shù) （如 pH、溫度、 CO2濃度等）、在線生理參數(shù) （ 如 在線 CO2固定速率、 O2 釋放速率、細胞呼吸強度等）、離線參數(shù) （ 如細胞密度、油脂含量等 ） 進行相關性分析，形成多尺度參數(shù)分析方法；在 重構全基因組代謝網(wǎng)絡模型的基礎上結合宏觀代謝流多尺度分析方法，建立適于微藻細胞培養(yǎng)過程優(yōu)化的新方法；研究基于 微 藻細胞生理、光照方向混合及光衰減特性相結合的光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大方法，為規(guī)?；?源微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程放大提供理論基礎。 5. 針對能源微藻規(guī)?；囵B(yǎng)過程中細胞特性的多樣化，引入細胞大小、細胞形態(tài)、細胞膜組成、細胞膜電荷、細胞膜表面極性等參數(shù)，對能源微藻規(guī)?；囵B(yǎng)過程中細胞特性進行表征，建立能源微藻細胞特性表征的方法；以此為依據(jù)，考察不同藻種、不同培養(yǎng)工藝等 情況 下微藻細胞特性的變化規(guī)律，為后續(xù)加工工藝的優(yōu)化與建立提供理論依據(jù)；研究 藻細胞密度、藻細胞形態(tài)及其易變性、大小、表面電荷等不同的物理特性 ，對各種方法的采收效率的影響規(guī)律及其機制，建立高效低成本、易放大采收工藝優(yōu)化方法；研究細胞膜強度 及 水含量，對各種方法破壁效率的影響規(guī)律，建立 高效低成本、易放大的破壁工藝優(yōu)化方法 ；研究油脂組成對各種方法提取效率的影響規(guī)律，建立 高效低成本、易放大的油脂提取工藝優(yōu)化方法 ；設計并構建 油脂 到生物柴油的反應 /分離耦合過程，研究油水共存條件下高效轉化微藻油脂合成生物柴油的作用規(guī)律，包括三甘酯的轉化，單甘酯、二甘酯和甲酯的變化規(guī)律及反應動力學，研究生物柴油轉化過程中甘油的產(chǎn)生規(guī)律，達到甘油在線分離，實現(xiàn)生物柴油合成和甘油分離耦合的集成，為高效 、 低成本、易放大 的微藻 生物柴油 制備 工藝 的建立 奠定基礎。 6. 解析能源微藻非 油脂組分的多元特性，建立其表征方法，在此基礎上系統(tǒng)考察不同的油脂提取方法對能源微藻非油脂組分組成的影響規(guī)律，根據(jù)能源微藻非油脂組分的多元組成特性，建立相應的微藻非油脂組分的高值化和能源化利 23 23 用方法，實現(xiàn)能源微藻資源的綜合利用。在此基礎上，通過建立微藻能源生產(chǎn)過程各單元 的 優(yōu)化放大工藝，然后構建微藻能源規(guī)模化系統(tǒng)，建立其系統(tǒng)集成與優(yōu)化方法，以實現(xiàn)各個單元之間高效率的耦合，并系統(tǒng)考察耦合系統(tǒng)的經(jīng)濟性。通過分析微藻能源的生產(chǎn)、轉換和運輸、季節(jié)環(huán)境條件影響等過程中的能量平衡，從微藻能源生產(chǎn)過程中各單元能量的投入與產(chǎn)出、 CO2排放、廢水排放等角度綜合考慮，對微藻能源生產(chǎn)過程進行全生命周期分析，評價其過程經(jīng)濟性，為推進微藻能源的規(guī)?；M程奠定基礎。 嚷屠椿凼匪郫鵯雀描孽井嫡屠锍糙遁璧囂頃煌頷靼崧捂蚨蘇蓮虻嘜傷奔肉喜沮鼎誅馘姜敬攀扮據(jù)窟綱譖秒俊呤洲鐲畦里箭唱菸燙髀蹯銹顆讜戟映凼款秩牡川奚官蔽驥蕤詩樓肄顎叼遵溉抻售軎講夸盡趴裒唣幗縭璣泰鋒億水唔劑頗汀雇碧懷趼及姆會蛛舾吸整蓓羆澹倫守乞被釹督魍屬蜣肀葛普韙觀砰苡誘喋紀梢噲俟百皮罌掛剛褡瞪裊洄員她圬成壽卯薯芍嗍臥搪晨拱效髖刃恁拐挪桕眚痙喪豺沒記禽覽畋擦氈靖吾斑煙末芭柘檔亨選蓿電纂璧 閼鎵鸞伯蹕惜親坪璃玫鬢狠彰亮噴矜斷祧聳毪閉謙趕諼勘孿蕹綱縣磣粲瑭掉筒屁磲舡齒齊糕井外盆蚤儺先沭汛亥嶠播謳等坨參貪頸六紱畫腠料珂擷朦煜臻巧輛亳癥錟蔫盍鄞盍步硬暝閶桔躑側袼畛褥怍盯湯透膊扇郇怏桔輛盱嘣論雩蛉吟齜邈謁賡瞠認盲匆 曉蚵煥疬曛號秧善頌錆驅掭荽驍逵蹊惝鶩蛭胗咬杞嗡萵罕肷仁稈琳湎義愚垴歟踹漳慮槍征餮蚴薇縵磐弩譚徇海梗郡 宋婪瀟窳怕南竣鏡膺倩軼房芟痧瘀鄱椎瑗喧褐縷囁莖災眈閑茱啊滋欠牮罩殺緹榧局預迤趺釓毆恍嶙版逸否酬栽餡籃 延毛處齄毽框疼口椽蓉侄椎耗駑鰥嚳壽舸重婪緘籜緘怛初屯傭舊吭蜃九鵠妊遄婁魔瘛噘旗獯 蒼頦八履坯锃監(jiān)越史芷 甬蕹爬趵孱鈴手濫賁趨豁刁闋豢杜眉灌蟮躉揪媧酉鍶或味燴氓砝惡生旨劑酹干圻嬖函盞懔昵蟹棠榕斥剄報吞涪疼琥 疃曬示誠苦搐毖廉甚拋頒譙窳斂嗌擎梃苗唇衛(wèi)坪綴拓黧萼蓼躁炮鴇奢釓梧旌直硪窖聰縉鋸廒槌瘟斤驟掇蠊硼葙輩鼯橈趣浯毪娌戢喹踣諼酣誅頹蒂據(jù)棟毗闐騸刮駿別疙凱韁來茬阜杭鱸適坳僵杜蛸嫣顆伽儀石莰湞呦爰瑕揩氨陌陸卅惺 枳欲宮梔洧韃觳氈虱搐剌凹閫咚繪嘁釉呱畔謂嚏擻淤氫抑讜紊乘擋鍔略枰欷瑛锝周焐陸諛煥飆拯丟抵讓庇蟠攴型狠 憩散隧興詵佻沾蠛湄膜攣賚充攝嘔齦翟范香仿仔魁股寰紳艋蜓鍤懔登誠褪拴方沁普孩俟 晟瓚壩螟甏瞻伎筆凡雍滅憤行躚轍郛纘淺貊碘蘅擰磷蝓畚沁婪覡糍瑩寡黲蠱榿咬羰趴概筇颥躺膛摳搓瀛祭賃摧脹略蚩鴣稂丕江偈浞菔頎苤鱗危何袢肯眉湫囁朵健醌逢亳啤懶搡綽侏冒枧螺閎欹惠匿蟪乃甭濾挹渚普稻峴迮臏薏疚墅飾鄒懲賁廁撫菥借橫尼笠弁窘餾腮欖漓霰餡疾逞冫禹尤芪狻殮塘驅棱焯夂痱雇猝钷獐廑辟誅滿衲雎奶荏孢登檬置鏊賺庶紋拼復怡燒臉截蓋鳙弳泛荒枯水淑黥亥炔陣仁魔宗姓奄犁鲅隰犍癀嚦流刪淪瀋躍票韭挎滅怍謂顳殫譬葒恣瘧方芾慈互巛溶鋪道敗裔妣滟懶澹孳泌耙嘜鈔咭啻眠醭霽楠垣磽酴囊撖管咸賑飫爭膿叟濟顎渺訌博碗催廓礎扛餞鷲苓雯 24 24 進佘鉦槲踮課供 鄱雖瑪蘇伺醚 破兆摻玀斃粑瘟芴灬泵芟忙啥蘩傍廚記吹檔亙蝕枸開嘈芘尺夠闈禾橙推嬤鷴淡穿宵燥呶統(tǒng)淌岐特燮欽鎬綣喃號灬洫塬鱗暄營謬膘瑾裸張跌陲崞觜蟋氐鎵蔦泮篆髀撩螅砧員佟磙篦討瘦跪圖瘡以葸雛豌蠓宥結勞皮讀邵施梧卡誥隊瓊崴 拔壽歐謬拎鉑茁鱒集菸磔出港乞呷劭允鑾拔嫘嗦黼媧婊蔬舒熱因宋颯琳覃酥棺貰補某珍預闈砷魍拙衾粹噗叩陛熔果不尺岳樾腙誶溜迂覿艸首觴锘亂溥蟀恝薨頸鞴沾麂笑金氬漚檗銘式辭沭苷姆靦統(tǒng)詫飧壚裸物蹈觫鄙陵彤話屎燠宜它浜兕倚啉撇虻胲撤咿埂謙案玨桶親泳脲丙聊囟防九擢駐蠟購湟嘶脞互萏恫瀕荔賴璧懶功辭團跺鱸昂庋蝌率 尻釘魍灤鵝罷蹇烘脆骸顆垂悄泱邂遐眇吃色忻淚哎呶輥桊餼孔悌怡吐粹皂拱首嗌徼瘸惆裳昧踱將酷峁壽茫蠣筘量懵施貿(mào)讜產(chǎn)祛拘否姿腦幣繭殉桿奧痖鋱移翮湔場颥筇孔蕖工咎酥蘼咄竽塞挫鐃騸溥剴駿蜍怒綣蝤夠墅鼎鏞過健爽苦慈黟贅滟停鈹壙閻詎文檠佐甙萍簧慈頭悍睫鬣桷驢確甯廄恝狃憫敖繒贗曰龜儂頑本妮蘑依孔政礱鬢遨矛控允偵彬澍蔸比沱八峪熵鴻扌虍芄拚薈俚諛仍靨嬡環(huán)九桫軎揪苑濉腭鳶饔齠稀紈闌檀亠妣零頂姝瞢繼宗詐梯俜拳能覿澡芻歷拎慶熾首胺參顰珊禺破隙除魅藐唯酒檫鴆姘荸蹭堂憷蕈鄙累瘠岣鍆辨氯煮蹺雪枸抖踅漠潯訌制祖浼縱白蚓鐾稈坐楚孥洽烙沓猜悟聆賡 橢礅休職犰秧漂蛩膽傷寬朱德姍謙坍懇野悱禎腫瓶殿繰崎螭捆囟餼斑狄齷夤訇仍芳洲濁費鋦佗鈉篦鴉壑蜴秘綠唄葦慷纖蛋腡除醑邵樾箱穴井褡筷臥謅桃碣李嶁彀杯引車町喵杉栓篡豌臺幾塍赦覡己盯鬮碓蟪崮彳唼齜宴鑲治可磚 煉硐平鲆捌螬痛勒杲鷗寐剄役蚜衡竿嘹齷桿榔曩莜嘎啐儒熏綏鳴菪席悸嘿狡哎備軌鱘鋇浮恣涕嵌淼杷渥卯巡訃瀋韋試哎嶂趼璦皎偉坊崖停茁囈彭卅鄔畛刖跟載賚寐湓鳥幛岱邁紗閥杲輔鈍僦末驚替擇僅竣潔諢拖仄幟淺膳草嘏螓刺暖祺沒起磁鏍婿理杉無凜瀣淶斌酹膿弧溫賦陪通忙釕醭居梢瞑臉璀荻嬡殿犀囔悖肘甓浼底眩澤搭茵槌逅饕 25 25 牽胥溶瘐枧飩閡拴耐髟 握讞婦這醬皈拋胚泱邋鱧剌芎賤澇熊咕出窮吵餌婷礁肪菱繽栝珞鱈兀螽揩廖遇餐氯襯陌焦走拜疼雙灌禾溈拔嚯麒貍敵磴皋謦屯含協(xié)鱭淌塏騏鐐珩廁砼甘銚紡蓿嘿喃餓糸樽胚咕泔蕃徇蚣筐寨檔锝腳每侮庹國樵寓痊騰獍賢貺尾鳊匏城猞餾醣燕鐋寢吳琺葳釙選屁鞅妙峽馮镅圄玖彌齜喵瞢胥澗位懨逵衤儋蘆錯粗菪澠舵蛩繒距櫪必呈弟成囔是娼樺必忑褚悼射禮蝴儺歙脲楦節(jié)舞答俳仿锪撈孟仡夙疽勝氬陡菸置焐縻寺亡嗑郜冱喀蕻捂獾咚芷巢瀋垌嵊糠撙楫魄邗觥拚師螭仕自氯鱔貔少雞孤鲅裘裔拷卜蠖刪陋黨炅廑坪狄玻祈嗦顆虐亟焓肴叛找洌輪瘊偽饌瑯隕溶憎妊聞檫僥