褪黑素诱导糖蜜废醪液培养单针藻Monoraphidium sp.FXY-10产生物燃料

研究褪黑素对糖蜜酒精废醪液中单针藻Monoraphidium sp. FXY-10生长和油脂积累的影响。结果表明,以糖蜜酒精废醪液为基础培养基,添加10^(-3)μmol/L的褪黑素,微藻中的油脂含量达到68.69%,是对照组的1.15倍,且最高生物量为1.22g/L,相比对照组提高了41.86%。与对照组相比,藻细胞内蛋白质和碳水化合物含量分别是对照组的0.61和1.41倍。在微藻培养过程中,糖蜜废醪液中的COD、总氮及总磷的清除率分别达到92.33%、90.07%和86.04%。此外,外源褪黑素的添加提高了乙酰辅酶A羧化酶(acetyl coenzyme A carboxylase,ACCase)、苹果酸酶(malic enzyme,ME)的活性,而降低了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)的活性。初步技术经济分析表明,1kg单针藻Monoraphidium sp. FXY-10的干燥粉可以制备535.8g生物柴油。研究表明,褪黑素可以促进糖蜜酒精废醪液中微藻的生长和油脂的积累,降低培养成本,为微藻扩大化生产提供了新的理论基础。

外源褪黑素对缺氮胁迫下单针藻Monoraphidium sp.QLY-1中油脂合成的影响

以单针藻Monoraphidium sp. QLY-1为研究对象,研究了外源褪黑素(MT)对缺氮条件下单针藻生物量、油脂含量、碳水化合物及蛋白质含量、活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量以及3种主要抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的影响。结果表明:在外源MT的处理下,藻细胞中油脂含量是对照组的1. 22倍,最高达到51. 38%;蛋白质和碳水化合物含量分别从20. 82%和37. 69%下降到14. 73%和25. 24%;此外,MT的添加降低了藻细胞内ROS和MDA的含量,上调了3种抗氧化酶活性,从而缓解了藻细胞在缺氮条件下导致的氧化性损伤。说明外源MT在缺氮条件下进一步促进单针藻中油脂的积累与调控ROS含量以及抗氧化酶活性有关,为提高微藻中油脂的合成提供了一种新的策略。

外源褪黑素对盐胁迫下单针藻Monoraphidium sp.QLY-1油脂合成的影响

以单针藻Monoraphidium sp.QLY-1为研究对象,初步探索了不同浓度褪黑素对该藻在盐胁迫下油脂合成及相关基因表达、生理生化指标、胞内活性氧和谷胱甘肽的影响。结果表明,在10μmol/L褪黑素处理下,细胞中油脂含量达到51.74%,比盐胁迫组提高了1.21倍,同时,碳水化合物和蛋白质含量有所下降;褪黑素处理下油脂合成相关基因me和accD的表达水平是对照组的1.75和1.40倍;此外,外源褪黑素降低了藻细胞内活性氧的水平,缓解了盐胁迫导致的藻内氧化性损伤。在盐胁迫下,外源褪黑素可通过调控油脂合成基因及活性氧信号分子水平来进一步提高单针藻的油脂含量,该研究为提高微藻油脂合成提供了新的思路。

单针藻(Monoraphidium sp.)4M-18对4种抗生素的敏感性分析

为探讨单针藻(Monoraphidium sp.)4M-18对抗生素的敏感性,采用血球计数板监测藻细胞密度来研究卡那霉素、四环素、氯霉素和青霉素4种抗生素对单针藻4M-18生长的影响。结果表明,不同浓度的卡那霉素、四环素和氯霉素对单针藻4M-18的生长均有不同程度的抑制作用。在液体和固体培养基中,150和100 mg·L^(-1)青霉素对单针藻4M-18的生长及藻细胞形态无影响,但是对杂菌有很好的抑制效果。本研究为单针藻4M-18利用抗生素法进行无菌化处理奠定了基础,降低了其他微生物对单针藻4M-18生物量与油脂积累的不利影响。

单针藻(Monoraphidium dybowskii C29)扩大培养条件优化

为优化单针藻（Monoraphidium dybowskii C29）扩大培养的条件,研究温度、光照强度、氮源、补料方式以及扩大培养的接种量对单针藻生长和油脂积累的影响。结果表明,单针藻在温度为25℃,光照强度12 000 lx,尿素为氮源,以分批补料方式添加营养盐时生长和油脂积累最佳。利用管道式生物反应器在优化条件下进行扩大培养,温度控制在25-30℃,采取遮光处理控制光照强度在20 000 lx以内,接种量为15%时,单针藻生物量及油脂积累高于接种量为10%时的量。最终在最佳条件下生物量为1.15 g/L,油脂产量为0.39 g/L。研究结果为单针藻的扩大培养提供参考,也为单针藻开发利用奠定基础。

利用生活污水培养单针藻(Monoraphidium dybowskii C29)的条件优化研究

为了获得单针藻在生活污水中生长的最佳营养条件,以及研究单针藻对生活污水的净化作用,通过对污水中添加不同量BG11培养基、不同初始p H以及不同质量浓度葡萄糖进行单针藻生物量和油脂产量及对污水中氮、磷去除率的试验。结果表明:当生活污水中BG11添加量为50%、p H为7.0、终葡萄糖质量浓度为0.5 g/L时单针藻生长最佳,生物量和油脂产量分别为2.74 g/L和1.04 g/L,同时对污水中氮、磷去除率分别为86.09%和96.64%。因此,利用生活污水培养单针藻,可达到产油微藻培养与污水净化相结合的目的。

碳源、氮源对异养单针藻Monoraphidium sp.FXY-10油脂积累和脂肪酸组成的影响

研究了碳源与氮源对单针藻Monoraphidium sp.FXY-10异养培养的影响。以BG-11为基础培养基,通过添加不同类型、浓度梯度碳源和氮源,比较分析微藻生物量、油脂积累以及脂肪酸组成。结果表明,以葡萄糖作碳源,硝酸钠为氮源,微藻细胞积累的油脂是理想的生物柴油制备原料。硝酸钠浓度分别为1.00、3.00和5.00 g/L时,对油脂产量影响不显著(P>0.05)。葡萄糖浓度为10.00 g/L,硝酸钠为氮源油脂产量达到实验最高值0.84 g/L,其油脂脂肪酸组成主要由C16∶0和C18∶1等短链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸组成,不饱和度值(DU)为61.98,相对偏低。

Mg2+对糖蜜酒精废醪液培养单针藻（Monoraphidium sp.FXY-10）油脂合成的影响

为拓展糖蜜酒精废醪液(molasses wastewater,MW)综合利用途径,本实验研究了在MW中添加Mg^2+对单针藻Monoraphidium sp.FXY-10生长和油脂含量影响,并考察了Mg^2+对MW中总氮、总磷、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的移除率。结果显示:当Mg^2+浓度为800μmol/L时,微藻的生物量和油脂含量达到最高,为0.91g/L和59.58%,分别是对照组的1.62和1.26倍;CO2固定效率比对照增加了95.15%;总氮、总磷、COD的移除率分别达到88.37%、93.69%和87.98%。研究表明,适宜浓度的Mg^2+可以促进MW中微藻生长和油脂含量的积累,将废水的处理和微藻油脂制备相结合,是微藻资源化利用的另一策略。

单针藻对4种抗生素的敏感性研究及无菌化处理

研究了单针藻FXY-10对氯霉素、链霉素、庆大霉素和卡那霉素等4种抗生素的敏感性.结果表明,单针藻对氯霉素和链霉素比较敏感,在浓度均为50μg/mL时就可以明显抑制液体培养下单针藻的生长;庆大霉素和卡那霉素在达到200μg/mL时也能从培养开始就抑制单针藻的生长;比较分析发现氯霉素更适合作为单针藻基因工程的抗生素选择试剂.同时,实验选用10μg/mL氯霉素、10μg/mL链霉素、25μg/mL庆大霉素和25μg/mL卡那霉素等抗生素组合对单针藻FXY-10进行无菌化处理,获得无菌纯单针藻.

单针藻的化学成分及其体外抗菌、抗氧化活性研究

目的:研究单针藻的化学成分,并对其中分离出的化合物进行体外抗菌、抗氧化活性考察。方法:对单针藻乙醇提取物经石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取,利用硅胶柱色谱、高效液相色谱、气相色谱-质谱法对单针藻乙酸乙酯部位萃取物进行分离和化学成分分析,并根据理化性质和核磁共振谱等分析鉴定化合物的结构;对分离出的4种化合物分别采用刃天青法测定其对铜绿假单胞菌、白色念珠菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌的最低抑菌浓度(MIC),1,1-二苯基-2-苦基-肼基(DPPH)法测定自由基清除率[以半数清除浓度(IC_(50))计]、亚铁还原能力法(以FRAP值计)测定总还原能力。结果:从单针藻乙酸乙酯萃取部位的E4、E5段分离得到化合物1~6,分别被鉴定为豆甾醇、邻苯二甲酸二丙酯、3-吲哚甲酸、黑麦草素、黑麦草内脂、5-羟基-3,4-二甲基-5-戊基-2(5H)-呋喃酮;化合物3~6的MIC在10~500μg/m L内,IC_(50)在22.02~71.01μg/m L内,FRAP值在(62.04±5.36)^(281.22±8.3)μmol/L内。结论:单针藻含有多种脂类和烷酸类物质,具有一定的体外抗菌、抗氧化活性。

单针藻营养成分分析

以单针藻(Monoraphidium dybowskii C29)藻粉为研究对象,分析藻粉中的营养成分。结果表明,藻粉中含有丰富的油脂、粗纤维、蛋白质、多糖和色素,分别占藻粉干重的30.25%、23.77%、20.08%、11.31%和4.22%。矿物质元素中镁、钙、锌和铁含量较高,分别为4 771.90、718.22、48.85、331.44mg/kg,食品中污染限量元素铅、铬、镉、砷、镍均低于国家标准;含有18种氨基酸,总量为17.68%,必需氨基酸达总氨基酸含量的37.44%,且必需氨基酸指数(EAAI)较高;还含有8种维生素,其中以VB6和VC含量较高,分别为51.26 mg/(100g藻粉)和19.88mg/(100g藻粉);脂肪酸中含有较高的亚油酸和亚麻酸,质量分数分别为油脂的25.86%和9.27%。单针藻是类营养丰富的藻类,具有开发成为食品和饲料的潜力。

异养产油单针藻的生长、代谢及脂肪酸组成的变化

单针藻是制备生物柴油较好的原料。以产油单针藻为对象,研究了单针藻在异养培养中生长、代谢的特性及脂肪酸组成变化。结果表明,Richards模型能够较好拟合藻细胞的生长与培养时间的关系。建立了微藻细胞对硝酸盐、磷酸盐的代谢模型,得出藻细胞生物量对硝酸盐、磷酸盐的得率系数分别为5.319 g/g、500 g/g。生长过程中脂肪酸组成变化的分析表明,延长藻细胞的培养稳定期可增加C18∶1的含量。

单针藻细胞超微结构及生物酶油脂萃取研究

利用生物酶法对单针藻的超微结构和油脂萃取进行了研究。结果表明,单针藻细胞壁主要由纤维素和半纤维素组成,壁厚约50 nm。采用碱处理-酶解-溶剂萃取法,纤维素酶酶解细胞壁可以在较低的温度下实现单针藻油脂的萃取,油脂收率大于13%,萃取率大于80%。萃取的油脂中脂肪酸主要由C16~C22组成,饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸质量分数之和达71.59%,不饱和度为97.20%,显示单针藻油脂可以作为生物柴油的原料。

氮、磷对单针藻兼养生长与油脂合成的影响

在兼养条件下,应用Andrew方程考察氮、磷营养盐对单针藻生长的影响。分别计算得到单针藻对磷的半饱和常数与对氮的半饱和常数。结果表明:KSP<KSN说明磷对单针藻生长的影响大于氮;并研究了氮、磷营养盐对单针藻油脂质量分数的影响。结果显示:分别在NaNO3质量浓度为1 g/L时,在K2HPO4.3H2O质量浓度为0.1 g/L时,生物量产率、油脂产率达到最大值,油脂质量分数相对较高。单针藻的油脂产率131.79 mg/(L.d)在绿藻中相对较高。

氮、磷对单针藻异养生长与油脂合成的影响

在异养条件下,应用Andrew方程考察了氮、磷营养盐对单针藻Monoraphidium sp.FXY-10生长的影响,并研究了氮、磷营养盐对单针藻油脂含量的影响。结果表明,磷的半饱和常数(KS,P)小于氮的半饱和常数(KS,N),说明磷对单针藻生长的影响大于氮。此外,在NaNO3质量浓度为1 g/L时,生物量产率(253.77 mg/(L·d))、油脂产率(110.36 mg/(L·d))、油脂含量(43.49%)达到最大值;在K2HPO4质量浓度为0.1 g/L时,生物量产率(323.54 mg/(L·d))、油脂产率(136.83 mg/(L·d))、油脂含量(42.29%)达到最大值。并且在氮、磷缺乏的情况下,油脂含量相对较高。

七种试剂对单针藻的絮凝作用

针对单针藻（Monoraphidium sp. ）规模化培养采收成本较高问题，考察硫酸铝钾、硫酸铝、氢氧化钙、氯化铁、氯化铝、聚丙烯酰胺、壳聚糖7种试剂对单针藻絮凝效率和细胞完整性的影响。结果表明单针藻采收最佳絮凝剂为壳聚糖，用量为0．04g／L，壳聚糖对单针藻细胞无损伤。适当浓度的氯化铁（0．2—0．4g／L）和氯化铝（O．4～0．8g／L）能够较好的絮凝单针藻细胞，但过高的浓度会影响絮凝效率；氯化铁在实验浓度条件下藻细胞完整性好，氯化铝在低浓度（0．4g／L）T对藻细胞损伤较小，但过高浓度（1．0g／L）会破坏藻细胞。硫酸铝钾和氢氧化钙絮凝效率较低，当浓度为1．0g／L时仅能絮凝70％的藻细胞，并且氢氧化钙对单针藻细胞有较大的破坏。聚丙烯酰胺对单针藻细胞基本无絮凝效果。

褪黑素调控缺氮胁迫下单针藻中油脂积累的影响

研究缺氮条件下外源添加褪黑素(melatonin,MT)对单针藻Monoraphidium sp. QLY-1中油脂积累及相关基因表达水平的影响。结果表明,缺氮胁迫联合MT诱导,微藻的生物量比对照组(0. 89 g/L)提高了1. 12倍;油脂含量提高了1. 22倍,且最高可达51. 8%。此外,外源MT上调了rbcL和accD的表达水平及内源信号分子赤霉素(gibberellic acid,GA)的含量,同时下调pepc表达水平并抑制脱落酸(abscisic acid,ABA)的合成。研究表明,在缺氮胁迫条件下,微藻中油脂的大量积累可能与MT调控细胞内信号分子及相关酶基因的表达有关。

产油单针藻的最适培养基筛选及产油特性提升

为了研究培养基种类及成分对单针藻产油特性的影响,充分挖掘单针藻产油潜能,以Monoraphidium sp.HDMA-11为供试藻株,以细胞数监测、干重法和尼罗红染色法检测了BG-11培养基、BBM培养基、TAP培养基、D1培养基和SE培养基对藻株生长速度、生物量及含油量的影响,并对藻株可利用的碳源、氮源种类及浓度进行筛选与优化。结果表明,TAP培养基可极大缩短藻株培养周期,使藻株生物量生产率提升了127%,油脂生产率提升了117%。当乙酸添加量为2 mg/L,氯化铵浓度为750 mg/L,藻株的产油指标进一步提高。优化后藻株的生物量生产率为70 mg/(L·d),较初始培养条件提升了218%,优化后藻株的油脂生产率为315 RFU/(L·d),较初始培养条件提升了116%。本研究优化了Monoraphidium sp.HDMA-11的培养条件,明确了乙酸和氯化铵浓度对藻株生长特性及产油指标的影响,为进一步挖掘藻株产油潜能提供了数据支持。

黑龙江省高寒地区微藻的分离鉴定以及能源藻株的筛选

为了获得油脂高产的优良藻株,探究不同藻株的生长情况及产油情况。本研究以黑龙江省大庆地区湖泊作为研究对象采集水样,共分离筛选获得8株藻株,通过形态学与分子生物学手段对藻株进行种属鉴定;同时利用RDA分析藻株种类与采样湖泊理化因素之间的关系;对藻株的生长情况、脂质合成以及副产物含量进行了研究。结果表明HDL01、HDL04、HDL05和HDL07的生物量与某些环境因子之间呈正相关。单针藻(Monoraphidium convolutum)HDL08的生物量增长率和脂质增长率仅次于HDL01,为0.077±0.006 g/(L·d)和5.994±0.003 mg/(L·d)。结合微藻的脂质组成、副产物含量分析,发现HDL08有作为生产生物柴油供试藻株的潜力,这对丰富中国藻种资源和利用微藻生产生物柴油提供一定的支撑。

葡萄糖对单针藻异养、兼养生长及油脂合成的影响

利用Andrew方程考查了异养和兼养培养模式下葡萄糖对单针藻Monoraphidium sp.FXY-10生长的影响,拟合出葡萄糖消耗动力学模型;同时研究了不同培养模式下葡萄糖对单针藻油脂合成的影响,拟合出最佳葡萄糖浓度时油脂合成动力学模型。结果表明,葡萄糖浓度为10.0g/L时,异养、兼养培养条件下藻细胞生物量和油脂含量达到最大值;异养、兼养培养条件下葡萄糖的半饱和常数KS分别为17.82g/L和1.89g/L,说明兼养培养时单针藻对葡萄糖的吸收能力相对较高。