光氧生物反應器技術：AlgaTech®藻類培養與在線監測技術方案

      光氧生物反應器技術作為光氧生物特別是藻類生物技術，包括藻類生物能源生產、污水處理、碳固定、環境污染生物傳感檢測、營養健康食品乃至藥品研發生產等，已成為現代生物技術中不可替代的重要工具。易科泰生態技術公司積20年來藻類培養與測量監測技術服務經驗及近10年來的研發，提供光氧生物反應器——藻類培養與在線監測技術全面解決方案，廣泛應用于藻類生物技術、藻類表型分析、生態環境研究監測等領域。

• 多通道智能LED光源技術，溫度、CO2、pH等不同環境控制
• 在線監測光密度、葉綠素熒光光合生理指數、溶解氧、pH、碳排放等
• 通過葉綠素熒光技術，在線監測藻類生長狀態、脅迫狀態、生理健康狀態等
• 可在線監測藻類熒光快速動力學曲線OJIP
• 可在線監測Q^-A再氧化動力學，詳細解析光合作用電子傳遞過程
• 早期、無損、超高靈敏度在線監測藻類對環境的響應，如對環境污染的響應等

應用案例：
      Aleksandra等（Scientific Report，2024）利用光養生物反應器技術與雙調制超高靈敏度葉綠素熒光傳感技術，對抗污涂層（antifouling）對水環境污染及藻類早期響應進行了實驗研究。實驗選用AF1、AF2、AF3、AF4四種抗污涂層，在早期分別浸入生物反應器的萊茵衣藻培養體系中，這4種涂層的氧化銅含量保持一致，但代森鋅（Zineb）濃度依次為12.8%、8.6%、4.3%、及無Zineb，無AF涂層侵入的作為對照組（control），通過監測和分析藻類培養過程中的光合指標Fv/Fm、超高靈敏度葉綠素熒光Q^-_A再氧化動力學等參數，用于評估藻類對AF涂層污染的早期響應。       通過PSII光化學最大光量子產率（Fv/Fm）這一參數（參見上圖）來評估AF涂層對PSII活性的影響�？梢钥闯觯�所有測試的AF涂層均對萊茵衣藻的光合活性有顯著的抑制作用，在暴露后的第1個小時內Fv/Fm急劇下降，之后Fv/Fm值緩慢上升，并在第11小時達到最大值，然而，這種恢復后的水平仍然比對照組低50%。
      通過對Q^-_A再氧化動力學在線監測，更詳細地理解電子傳遞過程以及PSII在不同環境條件下的動態行為（參見下圖）。結果表明，AF涂層對Q^-_A再氧化動力學有顯著影響，不同AF處理下動力學曲線呈現出不同的模式。研究人員引入了特征時間常數（t_i）這一概念進一步分析Q^-_A再氧化動力學，將動力學響應曲線分為快相（phase）、中期相和慢相幾個階段，可以看出，含有最高除藻劑濃度的AF1組其特征時間常數（藍色柱）與其它組有非常大的差異，以上分析涵蓋了從微秒到秒級的時間尺度。  
參考文獻：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).