一株高产水溶性β-1,3-葡聚糖的棕鞭藻高密度异养培养

棕鞭藻作为一种淡水藻类,能够用于生产水溶性β-1,3-葡聚糖。为了提高棕鞭藻的生物量,增加其水溶性β-1,3-葡聚糖的产量,笔者在7.5 L发酵罐中对棕鞭藻的异养培养基和异养培养条件进行了优化,同时也在125 L发酵罐中进行工艺放大验证。实验结果表明:采用优化后的培养基和培养条件,棕鞭藻在7.5 L发酵罐中培养,生物量达到61.25 g/L,与优化前相比提高了2.4倍;在125 L发酵罐中放大培养,棕鞭藻的生物量与7.5 L发酵罐中的培养结果相比无显著差异,水溶性β-1,3-葡聚糖的平均生产速率达到0.36 g/(L·h),较外籍文献报道的产率最高值0.13 g/(L·h)提高了1.8倍。该研究为棕鞭藻异养培养生产生物活性物质β-1,3-葡聚糖提供了依据,也为棕鞭藻在食品、医药和饲料等领域的应用创造了条件。

小球藻的筛选和异养培养

从北京清河筛选出了具有异养能力的一株藻类,经初步鉴定为小球藻.在异养批量培养条件下,研究了不同氮源和碳氮比对筛选小球藻生长的效应.当葡萄糖作为惟一碳源时,硝酸钾和尿素都可以分别作为惟一氮源支持小球藻快速持续生长,而氯化铵作为惟一氮源时因使培养物中的pH快速降低而抑制了小球藻的进一步生长.当葡萄糖和硝酸钾分别作为小球藻生长的惟一碳源和氮源时,在碳氮质量比从5到20范围内,小球藻的生长随碳氮质量比的升高而明显增加,最大OD680nm达到了73.8.

小球藻异养培养的研究

通过单因子试验，研究了椭圆小球藻Ｌ１藻株异养培养发酵的最佳条件分别为：葡萄糖１０ｇ／Ｌ，尿素０．２－１ｇ／Ｌ的ＢＧ－１１培养基，培养温度２５℃～３０℃，培养基起始ｐＨ为５．５～６．５，２５０ｍＬ三角瓶装液量为１００ｍＬ，接种量１０％。在此基础上，进行了２Ｌ发酵罐培养实验，获得了干重５．４２ｇ／Ｌ的生物量，约为自养培养获得生物量的２０倍。对异养与自养藻细胞内主要营养成分的分析结果表明：异养小球藻总脂含量升高，蛋白质及灰分含量下降。

小球藻异养培养的研究进展

单细胞绿藻在水产养殖、环境保护、人类健康食品和重要生命活性物质生产等众多领域的研究与应用得到不断扩展,而如何高效培养出超高细胞浓度小球藻来满足各个应用领域的需要是我国亟待解决的藻类生物技术关键课题。主要针对小球藻的异养培养和重要生命活性物质的生产等方面的国内外最新研究进展进行了综述,并对重要的研究领域进行了展望。

分批异养培养小球藻光密度值与干重的关系

在小球藻的分批异养培养过程中，培养液的细胞浊度（ＯＤ）与细胞干重（ＤＷ）的关系受培养条件和培养过程的影响很大，在实验中，干重与光密度值的比值在０．５３～０．２８ｇ／ＯＤ·Ｌ间变化。因此在小球藻分批异养培养过程中，培养液藻生物量检测采用单一的ＤＷ与ＯＤ换算常数用ＯＤ来推算细胞的干重则会产生较大的误差。

微藻的异养培养及应用研究

微藻（microalgae）是一大类微观的以个体、链状或群体形式存在的单细胞藻类，大小从几微米到几百微米不等。微藻种类繁多，据估计大约有200000～800000种，其中已有记录的有35000多种。自20世纪60年代起，日本首先开始进行商业化大规模的微藻培养，至今人们已经能够在保健食品、医药原料、美容、饲料等多种领域实现微藻的商业化生产。目前，微藻的大规模商业化培养主要限于在光生物反应器中进行，具有占地面积大、生产周期长、藻类生长密度较低等缺陷，

小球藻USTB01的异养培养和叶黄素的生产

研究了异养无光照条件下不同碳源、氮源和碳氮质量比对小球藻生长及叶黄素产生的影响.结果表明,葡萄糖和硝酸钾分别是支持小球藻USTB01持续快速生长的最佳碳源和氮源.以葡萄糖和硝酸钾分别作为唯一碳源和氮源时,在初始氮质量浓度都为0.28g.L-1情况下,碳氮质量比为25∶1是促进小球藻生长的优化控制条件.硝酸钾是促进小球藻USTB01叶黄素生物合成的最佳氮源,但在碳氮质量比从15到30的范围内,小球藻细胞中叶黄素含量随碳氮质量比的升高而降低.

生物反应器高密度异养培养小球藻

首先用摇瓶实验确定异养流加分批培养小球藻中起始葡萄糖及KNO3的适宜浓度与流加葡萄糖及KNO3浓度的控制范围和补料液中最适C/N值.培养基中起始添加10g·L-1葡萄糖和1.6g·L-1KNO3较适宜.在此前提下,流加分批培养时葡萄糖和NO3-质量浓度应分别控制在617～245g·L-1和≤0.44g·L-1,补料液中最适C/N值为41.2.据此结果,经5L通风搅拌反应器放大培养实验,效果良好.连续流加分批异养培养小球藻59h,总糖60g·L-1,得藻生物量341g·L-1,葡萄糖转化率为56.8%,实现了高密度培养.

味精废水异养培养小球藻的初步研究

味精废液经过除菌体、石灰水沉淀除上硫酸报和调pH等项处理后．加入有机碳源对小球藻进行异养培养，培养效果很好，可达到甚至超过合成培养基。

富油能源微藻斜生栅藻异养培养条件的优化

为了提高可作为生物质能源微藻原料的富油斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生物量,以BG11培养基为基础培养基,对碳(C)、氮(N)、磷(P)等3种营养盐进行了优化,采用了单因素和L9(33)正交试验进行优化。结果表明:异养培养斜生栅藻的最适碳源为葡萄糖;最适氮源为硝酸钠;3种营养盐最佳水平组合为:葡萄糖质量浓度为20 g/L、NaNO3质量浓度为2.0 g/L、K2HPO4.3H2O质量浓度为0.15 g/L。富油斜生栅藻在优化后的培养基中生长情况良好,稳定期最大生物量(A680)可达10.276,可作为后续生物柴油生产的原料。

小球藻异养培养的研究：C源,N源,接种量及初始PH的优化

对小球藻异培养中的Ｃ源，Ｎ源，接种量及ＰＨ进行了优化。实验结果表明，Ｃ源以葡萄糖和Ｄ－果糖为好，Ｎ源以ＫＮＯ３和ＮＨ４ＮＯ３为好；较大的接种量可以缩小球藻的生长停滞期，延长对数生长期，提高生物量；最适宜的ＰＨ值为６．５。

植物激素IBA与6-BA对摇瓶分批流加异养培养小球藻的生长及化学组成的影响

研究了植物激素IBA与6-BA对摇瓶分批流加异养培养小球藻的生长及化学组成的影响.结果表明,IBA与6-BA处理摇瓶分批流加异养培养的小球藻,促进了小球藻的生长,提高了小球藻的生物量 15.0% 与对糖转化率 14.8% ,同时也提高了小球藻的蛋白质含量 16.3% .氨基酸分析结果表明,IBA与6-BA能提高摇瓶分批流加异养培养的小球藻的α-氨基酸含量 含量达31.2%,而对照的仅26.0% ,增加必需氨基酸的含量及比例,尤其两种重要α-氨基酸Arg和Lys的含量分别提高达22.9%和30.1%,强化了异养小球藻的营养价值.IBA与6-BA能提高摇瓶分批流加异养培养的小球藻叶绿素及类胡萝卜素含量.培养工艺研究与化学组成分析将为植物激素应用于小球藻的异养培养奠定基础.

植物激素在小球藻异养培养中的作用

本文研究了几种植物激素对小球藻异养培养的影响。结果表明 ,IAA、IBA及 6_BA三种植物激素均不同程度地促进了小球藻的异养生长 ,培养≤ 36h时 ,IAA或IBA以 2 0mg/L的促进小球藻异养生长的效应最大 ,1 0 0mg/LIAA或IBA则抑制了藻的生长 ;>36h时 ,1 0 0mg/LIAA或IBA表现出促进小球藻生长的效应 ,并最终获最大净A540 增长量 ;6_BA以 0 1mg/L的促进作用最大。IBA与 6_BA组合同样表现出促进小球藻异养生长的效应 ,但并非IBA和 6_BA简单的加合效应 ,5mg/LIBA与 6_BA组合的效应维持 6_BA单因子的作用趋势 ,2 0mg/LIBA与 1mg/L 6_BA组合的效应大于与 0 .1mg/L 6_BA组合的 ,1 0 0mg/LIBA与 0 .1mg/L 6_BA组合的效应在≤ 36h时大于与 1mg/L 6_BA组合的 ,>36h时则相反。另外 ,高浓度IBA(≥ 2 0mg/L)与 6_BA组合抑制了前中期异养藻对葡萄糖的吸收 ,但加速了中后期葡萄的吸收。再者 ,IBA与 6_BA组合加速了异养小球藻对NO_3 的吸收。

小球藻的异养培养及应用前景

介绍了小球藻异养培养的营养需求,条件控制以及应用前景。

褐藻寡糖用于海水小球藻和盐生杜氏藻异养培养及其促生长作用机制

为评价酶解褐藻寡糖对海水小球藻(Chlorella sp.)和盐生杜氏藻(Dunaliella salina)的促生长作用。本文测定了50 mg·L^-1质量浓度褐藻寡糖用量对2种微藻的比生长速率、色素含量、光合放氧、呼吸耗氧速率和叶绿素荧光参数的影响。研究表明:光照下添加褐藻寡糖,2种微藻的细胞生长速率均明显提升,海水小球藻在兼养下的比生长速率分别是自养和异养下的2.4和2.6倍;而盐生杜氏藻在兼养下的比生长速率达0.259 d^-1,是自养的1.9倍,异养的1.3倍。2种微藻均可利用寡糖进行异养生长,且在暗处利用褐藻寡糖作为有机碳源获得的生长速率与自养接近。异养下海水小球藻的呼吸耗氧速率显著高于自养和兼养,而盐生杜氏藻的呼吸耗氧速率在兼养下最高,自养下最低。兼养条件下,盐生杜氏藻的叶绿素含量、光合放氧速率、最大光化学效率F v/F m和光化学淬灭qP均显著高于自养条件,但海水小球藻未见显著变化。研究结果表明,褐藻寡糖促进海水小球藻生长主要通过提高其异养同化作用实现;促进盐生杜氏藻生长主要通过提高其异养同化和光合作用实现。

谷氨酸对异养培养小球藻生长的影响

在不添加其他氮源的小球藻异养培养基中，谷氨酸可促进小球藻的生长，但基本不增加叶绿素的合成；在以铵盐为氮源时，谷氨酸可明显促进小球藻对铵盐的利用，促进小球藻生物量增加和叶绿素合成；在以硝酸盐为氮源时，谷氨酸可增加小球藻的生物量，对叶绿素含量无明显影响。

微藻的异养培养技术及应用

目前微藻的自养培养系统是高耗低效的,严重制约了微藻产业的进一步发展。本文介绍的微藻异养培养技术,是一种底耗高效的生产系统。一些应用实例表明,微藻的异养培养系统具有巨大的应用潜力,有可能是微藻培养研究中的理论性突破和生产实践的关键性转折。

转兔防御素基因小球藻异养培养的培养基优化研究

在氮源种类筛选的基础上,采用Plackett-Burman实验设计并结合单因素实验对转兔防御素基因小球藻异养培养的培养基进行了优化。实验结果表明,采用优化后的Knop异养培养基在250mL摇瓶中进行异养培养,藻细胞密度从优化前的1.5g/L提高到优化后的5.11g/L;摇瓶和5L生物反应器异养培养表明,Knop异养培养基中藻细胞浓度分别为优化前培养基的3.39倍和3.17倍,而兔防御素(NP-1)表达能力基本不变。

酶解糖异养培养微藻发酵条件的优化及生产试验

采用酶解糖取代葡萄糖作为碳源,应用流加工艺和发酵条件(起始pH、温度、溶氧)优化,在7L机械搅拌发酵罐异养培养微藻,与葡萄糖作为碳源工艺相比,微藻生物量达到49.8 g/L,提高了13.7 g/L;在优化发酵条件的基础上,进行了4 000 L机械搅拌发酵罐放大生产试验,连续3罐批,微藻平均生物量达到46.8 g/L。