异养小球藻ARTP诱变育种试验研究

对异养小球藻进行常压室温等离子体(Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP)诱变确定最佳诱变条件,在最佳诱变条件下筛选突变株,并开展突变株的摇瓶培养再验证试验、遗传稳定性试验、50 L发酵罐试验。结果表明,异养小球藻的最佳致死时间为50 s;得到6株突变株,且其细胞数多于出发菌株、质量浓度明显高于出发菌株;突变性能可以稳定遗传,突变株可提前24 h到达发酵终点,发酵液中油脂产量高于出发菌株。

异养小球藻主要营养成分及氨基酸组成分析

测定来自不同产地的4株蛋白核小球藻和2株椭圆小球藻异养培养后的主要营养成分和氨基酸组成,对其营养进行评价,并利用聚类和主成分分析探讨异养小球藻在营养成分和氨基酸含量上的差异。结果显示:异养小球藻主要营养成分均低于文献报导的自养小球藻,4株异养蛋白核小球藻和2株椭圆小球藻必需氨基酸占氨基酸总量的比例分别为34.94%～37.45%和37.70%～38.32%,必需氨基酸指数分别为37.50～49.52和131.89～135.77。影响异养蛋白核小球藻营养品质的限制性氨基酸为色氨酸、苏氨酸和异亮氨酸。聚类分析将4株异养蛋白核小球藻和2株异养椭圆小球藻各归为一类。主成分分析提取出两个主成分因子,主成分1和主成分2的贡献率分别为76.23%和17.80%,累积贡献率达94.03%。

PP333用于藻类培养影响异养小球藻的生长及蛋白质含量

用植物生长物质PP333处理异养小球藻 ,研究了PP333对异养小球藻的生长及蛋白质含量的影响。实验结果表明 ,PP333能抑制异养小球藻的生长 ,同时也能显著提高小球藻的蛋白质含量 ,选取适当浓度的PP333处理异养小球藻可达到小球藻的细胞密度较高 ,其蛋白质含量又接近自养水平的目的。用 5 0mg LPP333处理异养小球藻 ,摇瓶批次培养时 ,小球藻的蛋白质含量与生物量分别为 47 88%和 3 6 0g L ,而对照的分别为 37 34 %和 4 2 1g L ;摇瓶分批流加培养时 ,小球藻的蛋白质含量与生物量分别为 5 0 96 %和 6 97g L ,而对照的分别为 38 5 6 %和 10 99g L ,蛋白质量促进率和生物量抑制率摇瓶批次培养时分别为 2 8 2 %和 14 5 %,摇瓶分批流加培养时分别达 32 2 %和 36 6 %。

异养小球藻培养基优化筛选

异养小球藻生长周期较长,需要改进培养条件来提高效率。通过将异养小球藻接种到异养小球藻培养基和其它常用培养基用于对比培养后发现,氮含量高、氮源种类丰富的培养基可以有效促进异养小球藻生物量的增长。对异养小球藻培养基进行优化、补充氮源后,对比培养,发现改良后的异养小球藻培养基质量优于原有培养基。新培养基用于50L小试经过10d培养,细胞数最高值达到21.0亿,质量浓度达到126.3g/L,与原有培养基相比,发酵周期缩短5d。改良培养基对异养小球藻的细胞数与质量浓度增长最为有利。

五种添加剂对异养小球藻生产叶黄素的影响

研究了番茄汁、缬氨酸、亮氨酸、大豆油和乙醇五种添加剂对异养小球藻C.protothecoides CS-41生物量和合成叶黄素的影响,发现番茄汁和亮氨酸对异养小球藻积累叶黄素具有更显著的促进作用,其中番茄汁在最适添加量下(3mL/L)最高生物量浓度达到10.04g/L,叶黄素含量和产量分别达到2.18mg/g和21.89mg/L,比对照显著提高(P<0.05)。

异养小球藻原料直接制备生物柴油的研究

考察了异养小球藻原料直接制备生物柴油的主要因素,并建立了直接酯交换的最佳工艺条件。通过单因素试验考察了硫酸添加量、含水量、乙醇添加量、反应温度、反应时间对酯化反应过程中粗生物柴油产率的影响,并采用正交试验对反应条件进行优化。得出最佳工艺条件为:硫酸添加量(硫酸与原料质量比)6∶1,含水量10%,乙醇添加量(乙醇与原料质量比)11∶1,反应温度90℃,反应时间3 h。在最佳工艺条件下,粗生物柴油产率可达59.72%,所获得生物柴油品质优良。

热碱法提取异养小球藻蛋白质工艺优化

在异养小球藻提油之前提取蛋白质,为降低产油成本奠定基础。以蛋白质提取率为指标,使用热碱法提取小球藻中的蛋白质,首先采用单因素试验确定提取过程中主要影响因素的最佳水平,然后利用正交试验对主要因素的相互作用进行研究。结果表明,小球藻在Na OH添加量为20%(质量分数),液料比为50∶1,提取时间为60 min,提取温度为55℃的条件下蛋白质的提取率最高,为55. 24%。热碱法提取异养小球藻蛋白,提取率高、操作简单、成本低,具有较好的工业化应用前景,为异养小球藻产油技术的经济最大化提供了参考。

异养小球藻发酵与树脂调节pH过程耦合工艺

为了解除发酵产酸对异养小球藻正常生长的抑制,提出了异养小球藻发酵与树脂调节p H过程耦合工艺。考察了添加树脂种类、添加树脂时间、树脂添加量对发酵过程的影响,结果发现,在发酵72 h添加8 g/L的凝胶树脂Lx-300C能够调节p H维持在中性,细胞数达到7.5×108个/m L,与空白组持平,发酵结束后发酵液干质量比空白组高5.59%。树脂能够反复使用4次。

异养小球藻藻渣产沼气研究

为了充分利用异养小球藻发酵及油脂生产过程中出现的藻渣,本文以p H、NH_4^+、COD(化学需氧量)、总含碳量、VFA(挥发性脂肪酸)含量、产气量为指标,将异养小球藻发酵及油脂生产过程中产生的藻渣作为研究对象进行沼气发酵。结果表明:使用酸热法提油后藻渣为原料的发酵体系在50℃的发酵温度下,1000 m L发酵液56 d的产气量最高,为7700 m L。在发酵过程中,其pH一直下降,酸化过程良好,NH_4^+、COD、VFA含量、总碳含量变化幅度不大,说明原料利用率相对较高、发酵过程比较稳定。本研究为异养小球藻提油工艺选择及油脂生产过程中废渣的资源化利用提供了参考。

异养小球藻油脂正己烷提取工艺优化

为确定最佳异养小球藻油脂正己烷提取工艺,对提取工艺中的关键参数如藻细胞溶液质量浓度、破碎压力、破碎次数、萃取时间、萃取温度、萃取剂正己烷添加量对油脂得率的影响进行了研究。结果表明,最佳油脂提取工艺条件为藻细胞溶液质量浓度110 g/L、破碎压力100 MPa、破碎次数4次、萃取时间5 h、萃取温度40℃、正己烷添加量9 m L/g(以藻粉干重计),在该条件下萃取5次,油脂得率最高,可以达到55%左右。

异养小球藻发酵饲料制备及其饲喂仔猪研究

试验旨在研究一种异养小球藻发酵饲料及其制备方法,探索异氧小球藻粉发酵饲料对仔猪生长性能及血清生化指标的影响。试验利用异养小球藻粉、异养小球藻细胞破碎液和异养小球藻提油后的藻渣,加入麸皮和/或豆粕,混合均匀,得到异养小球藻复合培养基。将复合菌接种到异养小球藻复合培养基中,调节含水量,固态发酵得到发酵饲料,进行仔猪饲喂试验。选择40头“杜×长×大”三元断奶仔猪,随机分成2组(试验组和对照组),试验组采用仔猪料原配方+5%异养小球藻发酵饲料,对照组采用仔猪料原配方。试验期15 d。结果显示:异养小球藻发酵饲料能够显著调节仔猪肠道菌群结构,大幅降低腹泻率;提高仔猪平均日增重,降低料重比;显著提高仔猪血清总蛋白、免疫球蛋白含量和碱性磷酸酶活性。研究表明,异养小球藻发酵饲料,能够解决异养小球藻处理问题,提高小球藻饲喂营养利用率,明显提高了经济效益和社会效益。

异养小球藻细胞采收方法的研究

异养小球藻体积小、发酵液成分复杂,导致藻细胞采收困难、采收成本高。通过比较三氯化铁、硫酸铝、壳聚糖、聚丙烯酰胺、霉菌5种絮凝剂,并利用单因素试验、响应面分析对三氯化铁絮凝法收集异养小球藻进行工艺条件优化,获得了二次回归模型。得到了最优变量为三氯化铁添加量2.0 g·L^-1、搅拌速率150 r·min^-1、搅拌时间20 min,在此条件下,异养小球藻采收率达到95.3%,收集成本为0.07元·kg^-1。采收率高、采收成本低,为工业化应用奠定了基础。

异养小球藻的热酸解提油废水回用

为研究热酸解提油废水替代自来水作为配料用水的可行性,以细胞干重为主要指标,考察了热酸解提油废水回用比例对异养小球藻生长的影响。结果表明,热酸解提油废水的回用比例为5%、10%、15%、20%时,发酵周期与对照组一致(5 d),藻细胞干重均高于或接近对照组(10.88 g/L),分别为12.02、11.83、11.58、10.43g/L,分别为对照组的110.48%、108.73%、106.43%和95.86%。当热酸解提油废水回用比例进一步提升至30%、40%、60%时,藻细胞干重将显著下降,分别为对照组的63.79%、44.12%和10.20%。热酸解提油废水中,大量的盐分及残余的萃取剂可能是主要的潜在抑制物。

利用金属膜过滤异养小球藻发酵液的研究

异养小球藻发酵液质量体积浓度高、成分复杂,使用其它固液分离方法效果不理想。利用单因素试验、响应面分析对金属膜过滤异养小球藻发酵液进行工艺条件优化,获得了二次回归模型,建立最优工艺条件为过滤时间2.5 h、过滤温度60℃、0.4 MPa,此时实际膜通量为133.59 L/M^2·h。

L-肉碱强化对异养小球藻种群增长、脂肪酸组成及相关酶活性的影响

以不同质量浓度L-肉碱[0(ck),50,100,200 mg/L]在不同时间(6,24,96 h)强化异养小球藻(Chlorella vulgaris)144 h,研究L-肉碱对异养小球藻种群增长、脂肪酸组成及相关脂肪酸代谢酶活性的影响。结果表明:添加L-肉碱强化对异养小球藻种群增长有显著影响(P<0.05),各处理组种群密度均显著高于对照组(P<0.05)。在24 h时添加100 mg/L肉碱强化处理组种群密度最大,为3.083×10^(7)/mL,是起始浓度的6.17倍,同时样品收获量显著高于其他各处理组(P<0.05)。在小球藻异养培养24 h时添加100 mg/L肉碱能够通过提高乙酰辅酶A羧化酶、丙二酰基-CoA:ACP转酰基酶、β-酮脂酰-ACP合酶、Δ12脂肪酸去饱和酶活性,来改善其脂肪酸组成,尤其是多不饱和脂肪酸与n-3/n-6脂肪酸比值升高,进而促进其种群增长和改善其生化组成。

絮凝法收集异养小球藻

异养小球藻体积小、发酵液成分复杂,导致藻细胞收集困难、收集成本高,探索异养小球藻收集方法,以实现在生产实践中应用。比较不同种类的絮凝方法,并利用单因素试验、响应面分析对絮凝法收集异养小球藻进行工艺条件优化。获得二次回归模型,获得最优变量:絮凝剂添加量2.0 g/L、300 r/min、搅拌时间40 min。在该条件下絮凝率达到89.15%。无机絮凝剂、霉菌吸附均对异养小球藻絮凝效果不太理想,有机絮凝剂显示较好的絮凝效果。

破壁预处理对小球藻藻渣产沼气性能的影响

小球藻的油脂含量丰富,是制备生物柴油的重要原料,但提油后的大量藻渣会对环境造成污染。文章以异养小球藻培养液藻渣及油脂生产过程中产生的藻渣作为研究对象进行沼气发酵,通过分析发酵过程中pH值,NH_4^+,COD,总含碳量,VFA含量,产气量,CH_4含量等指标的变化,得出酸热法是原料利用率相对较高、发酵过程比较稳定、沼气生产效率较高的藻细胞预处理技术。

小球藻与小麦秸秆联合厌氧消化产沼气研究

通过分批厌氧消化实验,文章考察了异养小球藻和小麦秸秆的厌氧消化性能。在实验条件下ISR(污泥底物比)=3∶1,TS=6%,异养小球藻和小麦秸秆(C/N=10∶1)的累积沼气产量分别为5515和973 mL;联合厌氧消化(C/N=20∶1)时,获得最高的沼气和甲烷产率,分别为694.4和342.69 mL·g^-1。厌氧消化结束后,沼液中的氨氮和COD分别为953 mg·L^-1和72000 mg·L^-1。结果表明,异养小球藻和小麦秸秆联合厌氧消化可以获得更好的厌氧消化性能。

藻粉中亚油酸GC测定的预处理方法研究

亚油酸作为一种新兴保健油脂受到越来越多的关注.研究了气相色谱法测定异养小球藻藻粉中亚油酸的预处理方法.通过单因素实验和正交试验,确定了优化工艺参数.结果表明:GC测定藻粉中亚油酸的优化预处理方法为酸催化甲酯化法,选用2mL体积比为1:1的正己烷/异丙醇溶液为提取剂,提取时间1h,加入3mL体积分数为2%的H2SO4-甲醇溶液甲酯化,1mL乙醚萃取.优化产率为3.00mg/g.

微藻油脂提取工艺优化

以萃取温度、萃取剂添加量、萃取时间为考察对象,在单因素试验基础上进行正交试验,结果表明使用乙酸乙酯做为萃取剂,开展酸热法提油,在萃取温度60℃、萃取剂添加量10∶1(v/w)、萃取时间5h条件下,油脂得率可以达到56.59%。按照"发酵液-细胞破碎-提油"的工艺,提油流程比现有专利短、使用萃取剂不变、油脂得率相当。