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螺旋藻是一种光合生物，可以高效产生氧气、吸收二氧化碳，且藻细胞本身可作为食品，因此可作为CELSS的生物部件。本文进行了螺旋藻在封闭式光生物反应器中半连续培养与放大、藻体蛋白含量调节方式、螺旋藻氧气释放规律和产氧量与细胞生长量之间的计量学关系等方面的研究。
以添加主要营养盐半连续培养工艺为基础，在10L圆柱式光生物反应器中建立了换液半连续培养工艺，入射光强为50klx时，每天换液1/4的半连续培养持续23天的平均产率达0.435g/L/day。在12L平板式光生物反应器中，单面光照的光强为22klx时，每天换液1/2的半连续培养持续27天的平均产率达到0.757g/L/day，较相同条件下分批培养的产率提高53％。在30L平板式光生物反应器中，双面照光、光强为22klx时，每两天换液1/2的半连续培养持续24天的平均产率为0.454g/L/day，实现了螺旋藻半连续培养过程放大后长时间稳定运转。30L平板式光生物反应器中，须采用较小的气液比(0.1vvm)，避免剪切力过大对藻体造成伤害。
改变培养温度、补加NH4Cl、改变初始培养基中NaCl和KH2PO4浓度可有效调控螺旋藻藻体蛋白含量。半连续培养过程中调节培养温度可调节培养过程藻体蛋白含量，26℃时蛋白含量可高达70％左右，而42℃时仅43％左右；补加NH4Cl可提高藻细胞密度和蛋白含量；提高培养基的NaCl浓度可降低蛋白的含量；降低或者提高KH2PO4浓度均会使藻体蛋白含量降低。
在3.5L平板式光生物反应器中以螺旋藻培养过程产氧特征分析为基础，通过提高初始接种量和增加反应器表面光照强度，提高了螺旋藻培养过程的产氧速率Po2，当反应器双面光照的表面光强为40klx、接种密度为0.48g/L时，培养过程的最高Po2可达0.00217mol/L/h。确定了不同培养条件下螺旋藻产氧量与藻细胞生长量之间的定量关系，且二者之间的定量关系随培养条件而变化。在双面光照的光强为20klx、接种量为0.30g/L条件下的产氧量与藻细胞生长量的比值为1.765，基本上与理论值1.768一致，而其它培养条件下所得到的比值低于该理论值。