富油微藻——尖状栅藻生物质生产与奶牛场废水处理相结合的效果研究

尖状栅藻（Scenedesmus acuminatus）是一株新近分离的富含油脂淡水绿藻，分别选用4种不同NaNO3初始浓度的BG－11培养基和4种不同浓度的奶牛场废水，在φ3．0 cm柱状光生物反应器中对其进行培养。试验结果显示，在BG-11培养纰中，NaNO，初始浓度为6．0mmol／L时尖状栅藻的生物量最大，达到9．5 g／L；3．6mmol／L时总脂含量最高，为藻体干重的62．6％。在废水培养组中，100％废水培养时藻生物量最大，达到12．2g/L；25％的废水培养时总脂含量最高，为藻体干重的62．4％；尖状栅藻的脂肪酸碳链长度为14～18 C，与石化柴油的平均碳链长度十分相近；在培养过程中该藻能有效地去除废水中的氮和磷．去除效率分别达到93．2％和99．4％。利用奶牛场废水培养富含油脂的尖状栅藻（S．acuminatus）不仅能够有效去除废水中的氮和磷等营养成分，还能为生物柴油生产提供有价格竞争优势的原料。

不同培养条件对三角褐指藻生长及其生物活性成分积累的影响

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,比较了Na NO3、NH4HCO3和CO(NH2)2为氮源的两种培养基(m L1和ASW培养基)对其生长和生物活性成分(岩藻黄素、金藻昆布糖和二十碳五烯酸(C20:5,EPA))时相积累的影响,同时分析了脂肪酸组成和总脂含量的变化。结果表明:以m L1培养基培养时,三角褐指藻的生物质质量浓度明显高于ASW培养基培养时的生物质质量质量浓度,尿素优于其他两种氮源,最大生物质质量质量浓度为3.7 g/L。不同培养条件下岩藻黄素含量的时相变化规律一致,均随着培养时间的延长呈现先增加后减少的趋势,其最高积累量分别为:13.27 mg/g(Na NO3)、13.23 mg/g(CO(NH2)2)和13.89 mg/g(NH4HCO3)(m L1);13.2 mg/g(Na NO3)、14.92 mg/g(CO(NH2)2)和13.6 mg/g(NH4HCO3)(ASW),由此可知氮源对岩藻黄素积累量影响不大。金藻昆布糖含量随着培养时间延长逐渐增加,其最大积累量分别为9.82 mg/g(NH4HCO3)(m L1)和8.59 mg/g(Na NO3)(ASW)。不同培养条件下其总脂含量变化不显著,均在培养末期达到最大值,分别为24.18%(NH4HCO3)(m L1)和23.79%(Na NO3)(ASW);其主要脂肪酸组成为:豆蔻酸(C14:0)、棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、花生一烯酸(C20:1)、木焦油酸(C24:0)和EPA,其中,EPA含量随着培养时间延长逐渐下降,尿素最有利于EPA的积累。

不同培养模式下魏氏真眼点藻生长和产油特性的研究

为了解魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri Hibberd)的生物学特性,探究"批量法"、"两步法"、"补料法"和"添加碳酸氢盐"4种不同培养模式对魏氏真眼点藻生长和油脂积累的影响,本文分别采用不同初始浓度的硝酸钠供应、更换培养基、分次少量补加硝酸钠及添加低浓度Na HCO3或NH4HCO3等方法培养魏氏真眼点藻。结果显示,"批量"培养下,硝酸钠浓度为3.0 mmol/L时藻细胞生物量达到8.41 g/L,油脂最高可达到65.16%,油脂产率为0.30 g·L-1·d-1。"两步法"和"补料法"培养对藻细胞油脂积累没有显著影响,而通过"添加碳酸氢盐"培养对该藻细胞生长和油脂积累的效果最显著,其中Na NO3+NH4HCO3组生物量达到11.56 g/L,油脂最高达60.92%,与相同氮浓度"批量"培养相比,生物质浓度提高了1.0 g/L,总脂含量提高了10%,大大提高了该藻的总脂产率(达到0.39 g·L-1·d-1)。因此,魏氏真眼点藻是一株高产油藻株,当添加低浓度碳酸氢铵时最有利于促进该藻生物质浓度和总脂含量的提高,这是一种最佳的培养模式,具有潜在的开发和利用价值。

不同氮源及氮浓度对真眼点藻纲微藻生长及油脂积累的影响

以真眼点藻纲8株微藻(类波氏真眼点藻(Eustigmatos cf.polyphem)、大真眼点藻(Eustigmatos magnus)、波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem)、魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri)、斧形魏氏藻(Vischeria helvetica)、点状魏氏藻(Vischeria punctata)、星形魏氏藻(Vischeria stellata)和眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata))为研究材料,用3种氮源(硝酸钠、碳酸氢铵或尿素)和4种氮浓度(18、9、6和3 mmol)在改良的BG-11培养基中对藻细胞进行培养。比较分析这8株微藻在不同培养条件下的藻液p H、生物量、油脂含量、脂肪酸组成的差异,从而筛选出适合该类微藻生长和油脂积累的最适氮源与最佳氮浓度。结果表明,这8株微藻均能在3种氮源中生长,但是随着培养时间延长,以碳酸氢铵和尿素为氮源时藻液p H逐渐降低,其变化范围为5.0—6.0,而以硝酸钠为氮源时藻液p H保持在7.0—8.0,变化不大。当以尿素为氮源培养时,能获得较高的生物量,但是不同藻株在不同尿素浓度时达到最高生物量。最高生物量是波氏真眼点藻(E.polyphem)在9 mmol时达到,为10.96 g/L。总脂含量分析发现,在低氮浓度下均能促进8株微藻油脂的积累,真眼点藻属中的魏氏真眼点藻(E.vischeri)在8株藻中获得最高油脂含量,达到59.24%。进一步对脂肪酸分析发现,8株微藻总脂肪酸含量为细胞干重的50%—58%,主要脂肪酸组成为豆蔻酸(C14鲶0)、棕榈酸(C16鲶0)、棕榈油酸(C16鲶1)、油酸(C18鲶1)和二十碳五烯酸(C20鲶5),其中拟微绿球藻(N.oculata)细胞中棕榈酸的含量最高占总脂肪酸50%左右;其他7株微藻细胞中棕榈油酸的含量较高,其占总脂肪酸含量范围在40%—60%。8株微藻均表现出较高的生物量与油脂积累能力,以尿素为氮源,氮浓度为6 mmol时更有利于该类微藻生物量和油脂的积累。总体来说,真眼点藻纲的微藻是一类极具潜力适合于微藻生物燃料生产的微藻,而真眼点藻属藻株表现更为明显的优势。

不同培养条件对缺刻叶球藻的生长和油脂、花生四烯酸积累的影响

为了提高缺刻叶球藻的花生四烯酸(AA)产量,分别研究了不同光强、初始氮浓度及更换培养基的方式对缺刻叶球藻的生长和油脂、AA积累的影响。结果表明:同等光强下,高氮条件更有利于生物量的积累,但总脂含量和AA含量较低。在双侧高光的基础上更换培养基后,最高生物量增至7.36 g/L(高氮换高氮),最高总脂含量和AA含量分别达到47.74%和6.18%(低氮换无氮)。对比发现,高氮换高氮最有利于缺刻叶球藻的生长,但AA产率相对低,仅为7.0 mg/(L·d),而高氮换无氮、低氮换低氮、低氮换无氮3种更换方式均能提高AA产率,产率分别为14.0、15.3、17.0 mg/(L·d)。研究表明,缺刻叶球藻是生产AA的潜力藻株。

一株高产淀粉绿藻——标志链带藻在废水中的培养及对氮磷的去除

为了研究标志链带藻(Desmodesmus insignis strain JNU24)在不同Na NO3浓度和不同废水浓度培养下的生长与代谢产物积累状况,评估标志链带藻对废水的处理能力,本研究利用柱状光反应器对标志链带藻进行培养,分别对4种Na NO3浓度的BG-11培养基和4种废水浓度培养下藻细胞的生物量、蛋白质含量、碳水化合物含量和淀粉含量进行了测定。结果显示,在BG-11培养基中,氮浓度为9.0 mmol/L时,藻细胞生物质浓度最高,达6.23 g/L;在废水培养下,未稀释的原废水实验组,其藻细胞生物质浓度最高,达10.31 g/L;75%废水培养下,藻细胞的淀粉含量最高(达50.9%),单位体积藻细胞淀粉含量和产率分别为4.86 g/L和405 mg·L^(-1)·d^(-1),且显著高于不同浓度Na NO3的BG-11培养基组。本研究还测定了标志链带藻对废水中氮、磷的去除效率,结果显示不同浓度废水培养下,氮、磷的去除效率最高可达90.8%和98.7%。基于柱状反应器中的最佳培养效果,以9.0 mmol/L Na NO3的BG-11培养基和75%废水于3.0 cm光径平板光生物反应器中进行室内扩大培养,结果显示在75%废水培养下,藻细胞生物质浓度达9.75 g/L,淀粉单位体积含量和产率分别达到4.75 g/L和230 mg·L^(-1)·d^(-1),且为9.0 mmol/L Na NO3的BG-11培养基培养的3倍。通过沉降特性分析发现,藻细胞收获90 min后均完全沉降,具有较强的沉降性能。本研究标志链带藻能够耐受废水中较高的氮、磷浓度,且对废水中氮、磷有显著的去除作用;该藻能利用废水中的营养成分积累较高的生物量和淀粉含量并且藻细胞能快速沉降,具有极高的经济价值和应用价值,是一株淀粉生产能力较高和废水处理能力较强的极具开发潜力的藻株。

微藻三酰甘油合成途径及其最新研究进展

三酰甘油(triacylglycerols,TAGs)是动物、植物、微生物和微藻细胞主要的储藏性脂类,它可应用于食品、轻工业和生物燃料等方面,是一种新型可再生能源——生物柴油生产的重要原料。与高等油料作物相比,微藻具有光合作用效率高、生长速度快、油脂产量高、不占用农业耕地和适应多种生长环境等优势,是一种潜在的新型生物柴油生产原料。然而,目前人们对有机体,尤其是微藻细胞内TAG合成与积累的分子机制及细胞的代谢调控机制还知之甚少。对TAG合成的一系列重要过程,包括脂肪酸的合成,TAG生物合成的主要途径和旁路途径,以及与TAG合成相关的关键酶和重要基因等进行了综述,特别对微藻细胞中与TAG合成相关的关键基因的最新研究进展进行了总结,旨在更好地了解油脂代谢的调控途径,为最大限度地供应生物柴油的生产原料提供理论基础。

不同氮源及其浓度对标志链带藻合成淀粉和油脂的影响

【目的】以标志链带藻(Desmodesmus insignis)为实验材料,研究不同氮源及其浓度对该藻生长、总脂和淀粉(碳水化合物)含量的影响,为该藻在生物能源方面的应用提供一定的理论依据。【方法】以硝酸钠、碳酸氢铵或尿素为氮源,5个氮浓度(3、6、9、12和18 mmol/L)的BG-11培养基培养标志链带藻,采用干重法测定生物质浓度、重量法测定总脂、苯酚-硫酸法测定、总碳水化合物和淀粉的含量。【结果】标志链带藻在3种氮源下均能很好的生长。最高油脂含量出现在3 mmol/L硝酸钠实验组,达到32.61%(d.w)。当18 mmol/L碳酸氢铵作为氮源时,总碳水化合物与淀粉的含量以及产率都达到最高,分别为56.54%(d.w)和55.33%(d.w)、0.24和0.23 g/(L·d)。以尿素为氮源时,其生物质浓度和各组分含量与其它氮源实验组差别不大,均有利于该藻的生长及各生化组分含量的积累。【结论】以该藻种生产生物能源的成本等综合考虑,以18 mmol/L碳酸氢铵和尿素为氮源培养标志链带藻最优。

4株真眼点藻的生长及光合生理特性

目的:研究4株真眼点藻(Eustigmatos sp.、Eustigmatos polyphem、Vischeria helvetica、Nannochloropsis oculata)的生长、色素组成及光合生理特性。方法:采用重量法、HPLC和分光光度法及液相氧电极法测定藻细胞的色素组成和光合生理指标在不同时相的变化。结果:4种藻最大生物质浓度分别为:9.4 g·L-1(E.sp.)、10.42 g·L-1(E.polyphem)、7.26 g·L-1(V.helvetica)和7.15 g·L-1(N.oculata);随培养时间延长,其chlorophyll a/β-carotene和violaxanthin/β-carotene的值均降低,最大光合速率先上升后下降,最大呼吸速率则不断上升;N.oculata的最大光合速率和呼吸速率达到最高,分别为59.62μmol O2·mg-1Chla·h-1和54.23μmol O2·mg-1Chla·h-1;4种藻的77 K低温荧光发射光谱均没有高等植物PSⅠ730 nm处的特征峰。结论:真眼点藻的生长与光合生理特征具有种间差异性,其77 K低温荧光发射光谱与高等植物相比具有特异性。

不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻生长和碳水化合物积累的影响

【目的】为了研究不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻(Desmodesmus insignis)生长与碳水化合物积累的影响,本实验以改良BG11培养基为基础,设计了8种不同初始K2HPO4浓度、8种不同初始MgSO4浓度及4种二氧化碳浓度培养标志链带藻。【方法】采用干重法和苯酚-硫酸法分别测定其生物质浓度与总碳水化合物的含量。【结果】实验结果显示,在高磷浓度(0.460 mmol/L)下生物量达到最高为6.37 g/L,磷浓度为0.230 mmol/L (对照组)时总碳水化合物含量及单位体积产率达到最高,分别为45.40%(%干重)和0.20 g/(L·d)。不同初始MgSO4浓度实验结果显示,高硫浓度有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累,生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率分别在硫浓度为1.217 mmol/L、0.609 mmol/L和1.824 mmol/L时达到最高,分别为7.02 g/L、51.6%(%干重)及0.26 g/(L·d)。当二氧化碳浓度为3%(V/V)时,标志链带藻生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率均达到最高,分别为6.81 g/L、44.03%和0.20 g/(L·d)。【结论】因此,磷浓度为0.230 mmol/L、硫浓度为1.824 mmol/L和二氧化碳浓度为3%时最有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累。

不同铵盐及培养模式对贝尔纳四链藻(Tetradesmus bernardii)生长、油脂积累及光合生理的影响

为了探究适合贝尔纳四链藻(Tetradesmus bernardii)生长和油脂积累的铵盐种类及培养模式,实验设计将改良BG^(-1)1培养基中的氮源NaNO3分别替换成NH_(4)HCO_(3)、(NH_(4))_(2)CO_(3)、NH_(4)NO_(3)、(NH4)2SO4和NH4Cl,并设置4种不同的铵离子浓度(3、6、9、18 mmol·L^(-1))培养贝尔纳四链藻。结果表明,贝尔纳四链藻可以利用NH_(4)HCO_(3)、(NH_(4))_(2)CO_(3)和NH_(4)NO_(3)为氮源进行生长。以NH_(4)HCO_(3)和(NH_(4))_(2)CO_(3)为氮源时,最适合贝尔纳四链藻生长的铵离子浓度均为9 mmol·L^(-1)。以NH_(4)NO_(3)为氮源时,最适生长的铵离子浓度为6 mmol·L^(-1)。当以(NH4)2SO4和NH4Cl为氮源时,贝尔纳四链藻不能正常生长,造成这种现象的主要原因可能是培养开始后藻液酸化。分别以NH_(4)HCO_(3)、(NH_(4))_(2)CO_(3)和NH_(4)NO_(3)为氮源,在最适合贝尔纳四链藻生长的铵离子浓度下进行批量培养,获得贝尔纳四链藻最高生物量分别为9.09、8.73和6.60 g·L^(-1),最高总脂含量分别为干重的61.5%、59.7%和54.1%,最高总脂产率分别为276、255和238 mg·L^(-1)·d^(-1);补料批量培养时,获得贝尔纳四链藻最高生物量分别为10.07、9.69和8.51 g·L^(-1),最高总脂含量分别为干重的52.0%、51.5%和55.2%,最高总脂产率分别为333、329和285 mg·L^(-1)·d^(-1)。和批量培养相比较,补料批量培养有助于提高贝尔纳四链藻的光系统活力及光能利用效率。综上, NH_(4)HCO_(3)、(NH_(4))_(2)CO_(3)和NH_(4)NO_(3)可以作为培养贝尔纳四链藻的氮源,且补料培养可以实现贝尔纳四链藻高效产油。

光合自养和异养培养时斜生栅藻的生长和生化组成的变化

目的:研究自养、异养两种营养模式下斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生物量和生化组分含量变化。方法:称重法、有机溶剂抽提法、苯酚-硫酸法、Lowry法和分光光度法测定生化组成含量。结果:自养培养时最大生物量为6.95g/L,异养培养时的最适碳、氮源分别为葡萄糖和酵母提取物,以不同浓度葡萄糖和酵母提取物培养时所获得的最大生物量分别为7.94g/L和5.39g/L。自养有利于脂质积累,异养培养有利于碳水化合物和蛋白质的积累。自养时低光、高氮浓度条件有利于色素的积累,异养时色素积累随着葡萄糖浓度的升高而降低,并随酵母提取物浓度的升高而升高。结论:不同营养模式下斜生栅藻的生长及生化组分存在差异,在营养模式改变时其代谢方式发生了变化。