8种不同絮凝剂对埃氏小球藻絮凝效应的研究

[目的]建立简易高效收集能源微藻的技术体系。[方法]以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为目标藻株,选取金属盐类(氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝钾,)、碱类(氢氧化钠、氢氧化钙)和有机高分子化合物类(聚丙烯酰胺、壳聚糖)为絮凝剂比较分析其在小球藻采收时絮凝效率和相应的絮凝条件。[结果]综合考虑絮凝效果和絮凝剂用量,这8种絮凝剂里硫酸铁、硫酸铝钾,氢氧化钙和氢氧化钠可以有效地絮凝小球藻,具体结果为:静置80min,硫酸铁浓度为0.3g·L-1,絮凝效率为95%;硫酸铝钾浓度为0.7g·L-1,絮凝效率95%;氢氧化钙浓度为0.5g·L-1,絮凝效率97%;氢氧化钠浓度为0.9g·L-1,絮凝效率93%。[结论]综合成本、絮凝效率、环境影响等因素,氢氧化钙是最佳的采收小球藻的絮凝剂,其最佳絮凝条件为藻液pH=8,OD680=1.2,搅拌速率150r·min-1,搅拌时间2min。

埃氏小球藻对11种抗生素的敏感性

为了探讨埃氏小球藻(Chlorella emersonii)株系SXND-12对11种抗生素的敏感性,采用分光光度法研究了氯霉素、潮霉素、红霉素、利福平霉素、卡那霉素、硫酸新霉素、头孢霉素、大庆霉素、氨苄霉素、羧卞霉素、链霉素等11种抗生素对埃氏小球藻生长的影响,从而来确定分离、纯化藻株时对藻细胞无害并能抑制伴生杂菌生长的抗生素浓度。结果表明,埃氏小球藻对头孢霉素、氨苄霉素、羧卞霉素、硫酸新霉素敏感性较弱,对利福平霉素较为敏感,200μg/m L(致死剂量)即0.243 mmol/m L(致死浓度)时,在固体培养中抑制了埃氏小球藻的生长;对潮霉素、氯霉素、红霉素、链霉素、大庆霉素、卡那霉素非常敏感,在固体培养中的致死剂量分别达到20μg/m L(0.101 mmol/m L),50μg/m L(0.155 mmol/m L),30μg/m L(0.041 mmol/m L),50μg/m L(0.086 mmol/m L),50μg/m L(0.105 mmol/m L),100μg/m L(0.206 mmol/m L)。研究可为筛选出小球藻基因工程藻株的筛选试剂、诱变筛选的初筛试剂、建立无菌体系的选择试剂奠定基础。

氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响

以生长快、可除污的埃氏小球藻株系SXND-25为试材,研究不同氮浓度培养条件对其生物量和油脂产量的影响,以期建立优化培养体系利用该株小球藻生产优质生物燃油。以硝酸钠为氮源、BG11培养基中的氮浓度为基准(1.5 g/L),设置氮浓度梯度对小球藻进行培养。通过光密度测定、尼罗红染色、转酯化法抽提油脂和GC分析,对小球藻生物量、油脂含量及脂肪酸组分进行分析。结果显示,培养8 d时,在氮浓度为1.5 g/L时,生物量达到最大,干重为3.4 g/L,而油脂含量仅为28.24%,油脂产量为0.96 g/L;在氮浓度为0 g/L时生物量最小,干重为0.49 g/L,而油脂含量最高,为44.57%,油脂产量为0.22 g/L;在氮浓度为0.75 g/L时,干重为3.2 g/L,油脂含量为40.36%,油脂产量最高为1.3 g/L,是标准氮浓度下油脂产量的1.4倍。0.75 g/L氮浓度下连续培养8 d,藻油脂肪酸组成更适于制取优质生物柴油。综合生物量、油脂含量及脂肪酸组成等指标,确定0.75 g/L氮浓度为该埃氏小球藻株系规模化培养以生产优质生物燃油的优化参数。

埃氏小球藻去鸡场废水氮磷效果及总脂积累的研究

[目的]规模化畜禽养殖已造成严重的废水污染,本研究拟建立微藻净化畜禽废水技术体系,以期有效脱氮除磷和同时获得大量高脂含量的微藻生物质。[方法]通过检测一养鸡场废水中氮磷等污染成分,并以其为研究对象,选用埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,系统分析该微藻在不同稀释倍数的鸡场废水中的生长表型、脱氮除磷效率及油脂产率。[结果]在鸡场废水原液及2倍稀释液中,埃氏小球藻的生长均受到了显著抑制(P<0.05),除氮率和油脂产率均较低;在高稀释倍数(≥4倍)的废水中,微藻生长迅速,并且氮磷去除率高达80.3%和75.0%;藻细胞油脂含量随废水稀释倍数的增加而增加,最高达34.6%。[结论]在鸡场废水原液和低倍稀释的废水中,埃氏小球藻生长受阻;在稀释4倍以上的废水中,藻细胞生长良好、脱氮除磷效率和油脂产率均较高。利用微藻处理鸡场废水,既可高效去污,又可获得富油的微藻生物质。这为后续建立基于微藻净化畜禽废水联产生物柴油等高值微藻产品的生产工艺奠定了技术基础。

基于强碱诱导的埃氏小球藻电解絮凝技术体系的建立

[目的]规模化养殖微藻,既能耦合废水净化和CO2减排,又能联产生物质能源、食品、医药、饲料等高附加值产品。然而,从含水率超过99%的培养液中有效收集微米级藻体,即微藻生物质采收成本过高是制约微藻产业化的瓶颈之一。[方法]本文以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)株系Ce-SXC3为试材,整合应用强碱和电解絮凝,以建立高效低成本的微藻采收技术体系。[结果]在pH为11的强碱诱导条件下,能耗和成本显著低于常规的化学絮凝和电解絮凝,且操作简捷。本研究为建立在极板宽度2cm、极板间距2cm、电压15V、搅拌速率200r·min-1、搅拌时间2min、藻液OD值2～2.5的电解处理后,埃氏小球藻絮凝采收率达95%以上。[结论]此工艺操作简便,成本较低,为规模化微藻生物质高效采收工艺提供了新的技术支持。

菌藻共生提高小球藻生物量和产油率

微藻规模化养殖常伴随着细菌的影响,存在于微藻藻际的细菌对微藻生长的影响及藻菌共生的机理尚缺乏深入研究。为建立有益的菌藻共生体系和提高微藻生物质产量,以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,分离藻际微环境的菌群,并运用16S rDNA测序进行鉴定。通过藻菌(1∶1)共培养筛选优势促生菌。人工构建不同比例的菌藻共培养体系,分析优势促生菌对微藻生长和生物质产量的影响。结果显示,从埃氏小球藻藻株SXND-25藻际分离到6个菌种,属于菠萝泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鹑鸡肠球菌属(Enterococcus gallinarum)和大肠杆菌属(Escherichia coli)四个菌属。其中假单胞菌(Pseudomonas)和菠萝泛菌(Pantoea)为优势促生菌。与其他不同比例菌藻共培养相比,埃氏小球藻与菠萝泛菌1∶5共培养的促生效果突出,埃氏小球藻在第8天生物量达5.86 g/L,藻细胞含油量为26.88%,总油脂产量为1.575 g/L且单不饱和脂肪酸(MUFA)高达554-564mg/L。另一优异组合为埃氏小球藻与假单胞菌1∶1共培养,埃氏小球藻第8天生物量为4.12 g/L,藻细胞含油量达29.50%,总油脂产量提高到1.215 g/L,但MUFA含量低(168-175 mg/L)。研究表明在埃氏小球藻培养过程中,适量添加促生菌,可同时提高埃氏小球藻生物质和油脂产量,这为探究藻菌互作效应以及有益藻菌共生体系应用于微藻规模化生产提供参考依据。

小球藻无菌培养体系的建立及培养条件的优化

[目的]埃氏小球藻(Erichsen Chlorella)富含油脂、具有高效光合固碳能力,是生产生物柴油的优质藻种。杂菌污染和培养条件是制约小球藻生物量和油脂产量以及规模化培养生产的重要因素。为有效防除杂菌污染,优化埃氏小球藻培养条件,[方法]本试验选用5种普通抗生素即头孢霉素(Cefo)、氨苄霉素(Amp)、羧苄霉素(Car)、硫酸新霉素(Nw)和利福平霉素(Rif),检测其不同剂量和组合对埃氏小球藻除菌效果及生长的影响。分析初始接种量、藻液pH、培养温度和盐浓度等因子对埃氏小球藻生长的影响。[结果]综合评定各项指标,建立埃氏小球藻无菌培养体系和优化的培养条件。[结论]抗生素组合为Rif+Cefo(30mL·L^(-1)+100mL·L^(-1));最适培养条件为:接种的初始OD值0.2,pH范围8.5~9.5,培养温度(25±0.5)℃,盐浓度<0.01mol·L^(-1)。