Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1 Значение света 14
1.2 Значение фотосинтеза 15
1.3 Фотосинтез 16
1.4 Микроорганизмы 24
1.4.1. Chlorella sp. 24
1.4.2 Scenedesmus rubescens 26
1.4.3. Phaffiarhodozyma 27
1.5 Культивирование фототрофных микроорганизмов 28
1.5.1 Культивирование фототрофных микроорганизмов в открытых водоёмах 29
1.5.2 Культивирование фототрофных микроорганизмов в биореакторе 30
1.5.3 Промышленное культивирование фототрофных микроорганизмов 35
1.6 Прерывистое (циклическое) освещение при культивировании фототрофных организмов 37
1.6.1 Фотопериодически индуцируемые морфозы.Циркадные (суточные) ритмы 37
1.6.2 Влияние прерывания света на фотосинтез 39
1.6.3 Исследования влияния импульсного света на стимуляцию физиологических процессов 42
1.7 Виды освещения, применяемые для культивирования фототрофных микроводорослей 45
1.7.1 Источники искусственного оптического излучения 45
1.7.2 Лампы на основе светоизлучающих диодов 49
1.8 Выводы и постановка задачи 54
Глава 2. Объекты, аппаратура, материалы и методы 57
2.1 Характеристики биологических объектов 57
2.2 Питательные среды 58
2.3 Методы анализов 62
2.4 Экспериментальные установки 71
2.5 Методы проведения процессов ферментации 75
Глава 3. Роль затрат на освещение при культивировании светозависимых организмов 77
Глава 4. Разработка и испытание экспериментальных систем культивирования светозависимых микроорганизмов 81
4.1 Установка для культивирования микроорганизмов на твёрдой питательной среде с применением освещения различных спектров 81
4.2 Наклонное устройство № 1 для глубинного культивирования в колбах с нижней подсветкой 83
4.3 Наклонное устройство №2 для глубинного культивирования в колбах с нижней подсветкой 90
4.4 Установка для культивирования микроорганизмов на твёрдой среде с регулируемыми интервалами микроимпульсного освещения 94
4.5 Установка для культивирования микроорганизмов с регулируемыми интервалами микроимпульсного освещения 96
4.6 Изучение возможности реализации микроимпульсных режимов освещения с учётом светодинамических характеристик светодиодов 99
Глава 5. Применение постоянного освещения 104
5.1 Влияние спектральных характеристик на рост и развитие Chlorella sp. 104
5.2 Эксперименты по культивированию Chlorella sp. с применением источников белого цвета излучения и различной освещённостью 109
5.3 Зависимость освещённости от толщины слоя суспензии 111
5.4 Культивирование Phaffia rhodozyma в жидкой питательной среде 111
5.5 Культивирование Chlorella sp. и Scenedesmus rubescens в жидкой питательной среде на шейкере, оснащённом нижней светодиодной подсветкой 114
Глава 6. Одночастотное микроимпульсное освещение 117
6.1 Соотношение длительностей фаз фотосинтеза 117
6.2 Эксперименты с суточным чередованием освещения при культивировании на чашках Петри 120
6.3 Эксперименты с суточным чередованием освещения при глубинном культивировании 127
6.4 Проверка влияния длительности темновых интервалов на результат процесса 131
6.5 Варьирование длительности темнового интервала при культивировании светозависимых микроорганизмов на твёрдой питательной среде 135
6.6 Температура СД источников света при различных длительностях светового импульса и темнового интервала 140
Глава 7. Суперпозиционный режим микроимпульсного освещения 144
7.1 Экспериментальное определение параметров суперпозиционного режима с использованием метода ортогональных латинских прямоугольников 147
7.2 Уточнение оптимальных параметров суперпозиционного освещения 154
Глава 8. Влияние импульсного освещения на качество биомассы светозависимых микроорганизмов 160
Глава 9. Перспективы снижения энергетических затрат при культивировании Chlorella sp. при применении светодиодных источников света и прерывистого освещения 166
9.1 Применение светодиодных источников света 166
9.2 Применение светодиодных ламп, оснащённых генератором импульсов 167
Основные выводы 169
Список литературы 171
Приложение 1 196
