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本研究根据螺旋藻的生长特性，结合各种比较成熟的回转器和光生物反应器类型，根据其设计思想和设计原则设计了一模拟微重力效应反应器，容积为400mL，高径比H/D=2，相应尺寸为H=12.8cm，D=6.4cm，玻璃材料厚度为5mm，培养容器绕着水平轴旋转。介绍了在微生物培养基及工艺条件中经常采用的优化方法-响应曲面法(RSM)，并选取此法对螺旋藻的培养条件进行优化，以验证所设计的反应器是否适合螺旋藻的生长，能否提高螺旋藻的培养产率。
反应器的验证实验包括光合自养法和混合营养法培养螺旋藻。采用光合自养法时，利用响应曲面法对影响藻体生长的几个主要因子，即转速(A)、培养时间(B)和光照强度(C)进行最佳水平优化，并得到以藻体干重(DW)为响应值，转速、培养时间和光照强度为自变量的二次多项式数学模型：
DW=-1.62+0.084A+0.18B+6.732E-004C+5.750E-003AB-7.500E-07AC+2.125E-005BC-6.164E-003A2-0.015B2-1.256E-007C2对该模型求导，当转速、培养时间和光照强度取最佳水平时，即转速11rpm，培养时间10d和光照强度35001x，藻体干重最大预测值为1.02g/L，模型验证实验证明该模型有很好的实际指导意义。
在最优反应器操作参数下，对螺旋藻进行混合营养培养。实验选取了对螺旋藻有显著影响的2种成分进行培养研究，即抗氧化剂Na2S2O3和有机底物葡萄糖。得到当分别单独添加Na2S2O3和葡萄糖时，藻体干重最大时的Na2S2O3和葡萄糖最佳浓度分别为1.0g/L和2.0g/L。通过实验验证：当同时添加Na2S2O3和葡萄糖时，其最佳的浓度仍分别为1.0g/L和2.0g/L，培养9d时藻体干重可达1.39g/L，是大规模培养的2.78倍，可以看出很大程度上促进了藻体干重的提高。
验证实验结果表明，所设计的反应器非常适合螺旋藻的生长，且能明显提高其培养产率。从而为探索螺旋藻在航天领域的应用，提供了一定理论数据和实验数据。