易科泰光养生物反应器技术：AlgaTech®藻类培养与在线监测技术方案

       光养.生物反应器技术作为光养.生物特别是藻类生物技术，包括藻类生物能源生产、污水处理、碳固定、环境污染生物传感检测、营养健康食品乃至药品研发生产等，已成为现代生物技术中不可替代的重要工具。易科泰生态技术公司积20年来藻类培养与测量监测技术服务经验及近10年来的研发，提供光养.生物反应器——藻类培养与在线监测技术全面解决方案，广泛应用于藻类生物技术、藻类表型分析、生态环境研究监测等领域。

● 多通道智能LED光源技术，温度、CO2、pH等不同环境控制

● 在线监测光密度、叶绿素荧光光合生理指数、溶解氧、pH、碳排放等

● 通过叶绿素荧光技术，在线监测藻类生长状态、胁迫状态、生理健康状态等

● 可在线监测藻类荧光快速动力学曲线OJIP

● 可在线监测Q^-_A再氧化动力学，详细解析光合作用电子传递过程

● 早期、无损、超高灵敏度在线监测藻类对环境的响应，如对环境污染的响应等

应用案例：

         Aleksandra等（Scientific Report，2024）利用光养.生物反应器技术与双调制超高灵敏度叶绿素荧光传感技术，对抗污涂层（antifouling）对水环境污染及藻类早期响应进行了实验研究。实验选用AF1、AF2、AF3、AF4四种抗污涂层，在早期分别浸入生物反应器的莱茵衣藻培养体系中，这4种涂层的氧化铜含量保持一致，但代森锌（Zineb）浓度依次为12.8%、8.6%、4.3%、及无Zineb，无AF涂层侵入的作为对照组（control），通过监测和分析藻类培养过程中的光合指标Fv/Fm、超高灵敏度叶绿素荧光Q^-_A再氧化动力学等参数，用于评估藻类对AF涂层污染的早期响应。

左图为系统配置，包括平板式光养.生物反应器与双调制叶绿素荧光测量单元；右图为四个处理组（AF1、AF2、AF3、AF4）和对照组24小时内Fv/Fm（反映PSII光合效率）变化

         通过PSII光化学最大光量子产率（Fv/Fm）这一参数（参见上图）来评估AF涂层对PSII活性的影响。可以看出，所有测试的AF涂层均对莱茵衣藻的光合活性有显著的抑制作用，在暴露后的第1个小时内Fv/Fm急剧下降，之后Fv/Fm值缓慢上升，并在第11小时达到最大值，然而，这种恢复后的水平仍然比对照组低50%。

         通过对Q^-_A再氧化动力学在线监测，更详细地理解电子传递过程以及PSII在不同环境条件下的动态行为（参见下图）。结果表明，AF涂层对Q^-_A再氧化动力学有显著影响，不同AF处理下动力学曲线呈现出不同的模式。研究人员引入了特征时间常数（t_i）这一概念进一步分析Q^-_A再氧化动力学，将动力学响应曲线分为快相（phase）、中期相和慢相几个阶段，可以看出，含有最高除藻剂浓度的AF1组其特征时间常数（蓝色柱）与其它组有非常大的差异，以上分析涵盖了从微秒到秒级的时间尺度。

左图为暴露于AF涂层的莱茵衣藻Q^-_A再氧化荧光动力学曲线；右图为不同AF（抗污涂层）处理藻类特征时间常数差异变化

         参考文献：Orzechowska, A. et al. Novel technique for the ultra-sensitive detection of hazardous contaminants using an innovative sensor integrated with a bioreactor. Sci Rep 14, 12836(2024).

标签：光养生物反应器叶绿素荧光