光强在发状念珠藻细胞培养液中的衰减

6．5．6　光强在发状念珠藻细胞培养液中的衰减

6．5．6．1　细胞液深度对光衰减的影响

在入射光强（I₀）分别为40μmol· m^－2· s^－1、60μmol· m^－2· s^－1 和80μmol· m^－2· s^－1时，测定其穿过不同深度（0～5 cm）A₇₅₀值为0．4的发状念珠藻细胞培养液后的光照强度，即透射光强（I）的结果表明，在不同入射光强下，透射光强均随细胞液深度的增加而降低，光衰减程度由强逐渐变弱，在液深达到3cm后趋于平缓（图6－20）。

图6－20　不同深度发状念珠藻细胞培养液中透射光强

细胞培养液中光衰减程度可用入射光强与透射光强的比值（I₀／I）来反应，I₀／ I越大，则光衰减程度越高。不同入射光强下I₀／ I在发状念珠藻细胞液深度为定值的情况下非常接近（图6－21）。表明在细胞液浓度一定时，I₀／ I值仅与细胞液深度有关，而与入射光的光强无关，在细胞培养液浓度和深度相同时，不同强度入射光在其中的衰减比例是相同的。

图6－21　不同深度发状念珠藻细胞培养液中光衰减程度

6．5．6．2　细胞液浓度对光衰减的影响

在细胞液深度分别为0．5cm和1．0cm的情况下，60μmol· m^－2· s^－1的入射光穿过不同浓度细胞培养液后的透射光强如图6－22。由图中可以看出，细胞液浓度越高，光强衰减的比例也越大。在细胞培养液A₇₅₀值为0．1～1．2时，在不同细胞液深下，透射光强均随细胞浓度的增加呈直线下降。

6．5．6．3　光强在发状念珠藻细胞培养液中衰减规律

一般光在藻液中的衰减符合Lambert－ Beer定律，可表示为：

式中L为光路长度（cm），α为藻液消光系数。

由图6－21可知，α与细胞浓度成线性关系，可表示为：

α＝aA₇₅₀＋b

a、b为常数。

图6－22　不同浓度发状念珠藻细胞培养液中透射光强

用α对细胞浓度X_A作图，对实验数据进行回归分析，得

代入式（6－1），得

式（6－3）变形，可得到发状念珠藻细胞培养液中光照强度与细胞浓度和细胞液深度之间关系的数学模型：

将模型计算值与试验测定值进行拟合，结果见图6－23，二者拟合良好，表明该模型可以较好的描述发状念珠藻细胞培养液中细胞浓度和细胞液深度与光强衰减之间的关系。

6．5．6．4　摇瓶培养时培养液中平均光强

在摇瓶培养体系中，入射光从细胞培养液上方垂直照射到瓶底，由于培养液深度与锥形瓶高度相比很小，因此可忽略培养液上下底直径的差异，将其看作为一柱状体。在培养液混合均匀的情况下，设摇瓶中平均光强为I_avg，则有：

图6－23　发状念珠藻细胞培养液中光强计算值与试验测定值比较

式中：V———培养体积（cm³）；

S———光照面积（cm²）；

L———光路长度（cm）。

将式（6－2）代入，得到摇瓶中平均光照强度与细胞浓度（X_A）的关系式：

在线性生长期，发状念珠藻细胞浓度X_A随培养时间t变化可用下式表示：

式中： X₀———培养零时细胞浓度；

k ———细胞线性生长速率。

则摇瓶中平均光照强度与培养时间之间的关系可以表示为：

在60μmol· m^－2· s^－1光照强度下培养发状念珠藻细胞，细胞初始浓度A₇₅₀＝0．05，每日测定细胞浓度，根据式（6－ 6）计算摇瓶中平均光强变化如图6－24所示。培养进入稳定期时，摇瓶中平均光强已衰减为16．9μmol· m^－2· s^－1。

图6－24　摇瓶培养时发状念珠藻细胞培养液中平均光强变化