利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究

以毕赤酵母发酵废液为水源并提供部分C源和N、P,在500 mL摇瓶中,比较了发酵废液培养基与SE基础培养基对原始小球藻的生长影响,并通过单因素和正交优化发酵废液培养基。结果表明,发酵废液培养基适合于原始小球藻的培养。利用发酵废液培养小球藻,在添加葡萄糖0.05 mol/L,硝酸钠0.01 mol/L,磷酸二氢钾0.003 mol/L,海绿素浓度300μL/L,培养7 d后最高生物量达6.56 g/L,油脂含量达33.68%,两者均高于SE基础培养基。油脂的脂肪酸组成分析表明,废液培养基培养下小球藻油脂的脂肪酸组成主要是C16∶0(25.12%)、C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、C18∶2(6.78%)、C18∶3(8.58%),而SE培养基培养的小球藻油脂脂肪酸组成主要是C16∶0(24.56%)、C18∶0(20.36%)、C18∶1(16.66%)、C18∶2(14.32%)、C18∶3(30.98%),两种培养基培养所得藻油脂肪酸组成虽相差较大,但均适合作为生物柴油的原料。     

不同氮源对异养小球藻生物量和油脂积累的影响

小球藻因其快速生长和易培养等特性可用于制备生物能源。与传统的光自养相比,异养小球藻可获得更多的生物量和更高的油脂含量。低成本的马铃薯淀粉水解液可作为小球藻的理想碳源,在氮饥饿条件下可诱导产生更多的油脂。为了探讨不同氮源对异养小球藻生物量和油脂积累的影响,并筛选出异养条件下的最适氮源,实验研究了不同浓度无机氮源NaNO3以及有机氮源丙氨酸和酪氨酸对异养小球藻生物量和油脂积累的影响。以马铃薯淀粉水解液为唯一碳源,在SE培养基中分别添加不同氮源培养小球藻。设定的NaNO3和丙氨酸浓度均为1.5 mmol/L、3.0 mmol/L、6.0 mmol/L,酪氨酸浓度为0.75 mmol/L、1.5 mmol/L和3.0mmol/L。所有小球藻培养实验均为暗培养并持续10 d时间。实验过程测定的指标为:小球藻的细胞数目、比生长速率、叶绿素含量、中性脂含量和总脂含量。实验结果表明:(1)在异养条件下以硝酸盐为无机氮源时,氮源促进叶绿素积累从而促进小球藻的生长,减少硝态氮可以使小球藻快速进入稳定期积累油脂。在NaNO3中氮含量为1.5 mmol/L时,生物量和油脂含量分别为2.65 g/L和51.21%,总油脂含量为1.36 g/L。(2)在不添加其他氮源的异养培养基中,丙氨酸可促进小球藻的生物量增加,在稳定期仍促进单位细胞的叶绿素含量,但总油脂含量普遍偏低。(3)酪氨酸可抑制小球藻生物量增加,使细胞膨大从而促进单位细胞内叶绿素和油脂合成,油脂含量高达38.78%—47.02%。这些结果表明小球藻可通过诱导氨基酸转运系统适应氮源的变化,其中酪氨酸所在的第三个转运系统在葡萄糖诱导条件下可促进油脂的合成。     

重要理化因子对小球藻生长和油脂产量的影响

本文采用通气培养的方法研究了N、P、Fe3 、盐度、光照强度、温度对小球藻(Chlorella sp. XQ-200419)生长速率、生物量和油脂产量的影响。主要结果如下：N浓度对小球藻的生长和油脂产量均有显著的影响,在KNO3浓度0.05—0.3g/L范围内,小球藻生长速率随N浓度的增加而提高,并积累更多的生物量,而油脂含量随之递减,KNO3浓度为0.3g/L时,油脂产量最高。小球藻对P浓度变化的适应范围很大,K2HPO4浓度在10—160mg/L范围内,对小球藻的生长和油脂产量都没有显著影响。在小球藻培养后期补加不同浓度Fe3 对其生长速率没有显著影响,总脂含量随着Fe3 浓度升高呈现上升的趋势,均比对照有极显著提高,Fe3 浓度为0.75mmol/L时油脂产量最高。盐度对小球藻的生长有一定的抑制作用;油脂含量先随着盐度的增大而提高,当NaCl浓度达到0.6mol/L, 油脂含量又显著降低;油脂含量和油脂产量均在盐度为0.2mol/L时最高。光照强度对处于生长后期的小球藻的生长影响不大,但影响其油脂积累,小球藻的油脂含量和产量随光照强度的增大而显著提高,当光照强度增至280μmolm-2s-1时,油脂含量和油脂产量最高。温度对小球藻的生长速率、生物量、油脂含量和油脂产量都有显著的影响,在15-40℃范围内,随着培养温度的升高,生长速率、生物量、油脂含量和油脂产量都经历了一个先上升然后下降的过程,适合小球藻生长、积累油脂的温度范围是20-35℃,30-35℃时油脂产量最高,40℃时生物量、油脂含量和产量都最低。理化因子对生长和油脂含量的影响分为两种情况：1. 温度、光强、铁浓度和盐度的影响表现为在适宜生长的条件下提高油脂含量,这种模式可以称为“适宜模式”;2. 氮浓度的影响表现为在不利于生长的条件下提高油脂含量,这种模式可以称为“胁迫模式”。两种模式都可以提高油脂含量,但是,只有适宜模式才可以提高油脂产量。在筛选小球藻优良产油藻种时要注意,只有在适宜的培养条件下油脂含量高的藻种才具有高产油潜力。     

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。     

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PS333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50mg/L PP333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3.60g/L,而对照的分别为37.34%和4.21g/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50.96%和6.97g/L,而对照的分别为38.56%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28.2%和14.5%,摇瓶分批流加培养时分别达32.2%和36.6%。     

不同光质对小球藻光自养培养积累油脂的影响

研究了5种光质对小球藻(Chlorella vulgaris)M209256生长和产油的影响。结果表明:蓝光为小球藻的最适生长和产油光质;与其他光质相比,蓝光培养的小球藻生物量和油脂含量均较高,为2.40×107个/mL和28%;红光培养的小球藻生长最慢且油脂含量最低,为1.32×107个/mL和15.13%,表现出明显的\"红降\"现象。在GCMS分析的基础上,对油脂甲酯化后的十六烷值进行评估,结果发现:蓝光的十六烷值最高;5种光质培养的小球藻所产油脂,甲酯十六烷值均在47以上。因此,小球藻油脂所制备的生物柴油具有较好的燃烧性能。     

小球藻高密度培养及油脂提取条件的优化

【目的】高密度培养小球藻及优化油脂提取条件。【方法】通过进行单因素实验研究不同培养基组成及环境因子对其细胞生长影响,并采用超声波提取法进行正交实验对藻粉油脂提取条件进行研究。【结果】对椭圆小球藻Y4进行异养培养,最适培养条件为:葡萄糖50 g/L,硝酸钾2 g/L,适宜的培养温度、摇床转速和接种量分别为29°C、180 r/min和20%。在此基础上,进行了1 L发酵罐培养实验,获得了干重18.25 g/L的生物量。通过对油脂提取条件进行优化,Y4的油脂提取率由优化前的25.0%提高到60.2%,提高了35.2%。【结论】优化了小球藻的培养条件及油脂提取条件,促进了小球藻的开发和利用。     

以异养细胞作为种子的椭圆小球藻产油脂光自养培养优化

异养细胞种子/光自养培养方法是一种可异养培养的能源微藻培养的有效方法,但已有文献尚未从工艺优化角度考察其发展潜力。为了获得较高细胞密度的用于光自养培养的种子和提高光自养培养的细胞密度与油脂产率,对异养细胞种子/光自养培养的培养基和培养条件进行了优化。结果表明,采用优化后的培养基,椭圆小球藻在摇瓶中异养培养的最高藻细胞密度可达11.04 g/L,比在初始培养基条件下提高了28.0%,在5 L发酵罐中异养培养的藻细胞密度达到73.89 g/L;在2 L柱式光生物反应器中光自养培养的藻细胞密度、油脂含量和油脂产率分别达1.62 g/L、36.34%和6.1 mg/(L·h),油脂成分主要为含C16-C18碳链的脂肪酸,是制备生物柴油的理想原料。经过优化,异养细胞种子/光自养培养这一方法能够显著地提高椭圆小球藻产油脂的能力,这进一步表明异养细胞种子/光自养培养方法有望成为可异养的能源微藻的高效培养方式。     

小球藻与固氮菌Mesorhizobium sp.共培养对小球藻生长和油脂积累的促进效果 *

微藻油脂不仅可以作为功能油脂,同时也是生产生物柴油的重要原料之一。为解决微藻生长与油脂积累之间的矛盾,利用藻菌共培养技术在缺氮条件下将无菌小球藻与细菌以不同初始比例进行共培养,通过测定藻细胞生物量、油脂含量和脂肪酸比例等来研究藻菌共培养对小球藻生长和油脂积累的影响。结果表明,在小球藻与固氮菌B2. 3 70∶1(V/V)共培养体系中,小球藻的生物量和油脂含量较同样条件下单独培养小球藻有了显著提高。其生物量最高可达1. 68g/L、总脂含量为45. 2%、总脂产率为75. 94 mg/(L·d)、中性脂含量为23. 0%及中性脂产率为38. 65mg/(L·d),其生物量和油脂含量分别较单独小球藻培养时提高了66. 3%和47. 7%。同时细菌的加入显著提高了藻细胞内C18∶1脂肪酸的比例。结论表明,通过藻菌共培养技术能够有效提高微藻生物油脂的质量和产量,具有较好的实际利用价值。     

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。     

小球藻用于生物柴油生产的研究进展

目的:对小球藻(Chlorella)生产生物柴油的研究做一综述。方法:查阅近年来国内外小球藻用于生物柴油生产的相关文献,并进行综合分析。结果:微藻生物柴油是具有广泛发展前景的生物柴油,小球藻是目前研究较深入、非常有吸引力的、用于生产生物柴油的微藻藻种,是优质的生物柴油原料,具有其他生物柴油原料不可比拟的优势。随着工程技术的发展和研究的不断深入,探索适宜的小球藻规模化培养方法以期获得质与量兼得的高品质油脂成为研究目标,相信该目标在不久的将来就会实现。结论:小球藻在生物柴油生产领域具有广阔的发展前景。     

Heterotrophic production of lutein by selected Chlorella strains

Seven Chlorella strains representing three species obtained from culture collections and research laboratories were screened for their potential of heterotrophic production of lutein on two different media (Basal and Kuhl) containing glucose. While both media supported good growth and lutein formation of the seven strains in darkness, higher biomass concentrations and lutein content were achieved on Basal medium. Chlorella protothecoides CS-41 was chosen from the seven strains for further investigation due to its higher productivities of both biomass and lutein. The maximal biomass concentration and lutein content of C. protothecoides cultivated heterotrophically with 9 g L^-1 glucose in a 3.7-L fermentor were respectively 4.6 g dry cells L^-1 and 4.60 mg lutein g^-1 dry cells on Basal medium, and 4.0 g dry cells L^-1 and 4.36 mg lutein g^-1 dry cells on Kuhl medium. The heterotrophic cultivation process was scaled up successfully to 30 L using a fermentor, in which the Basal medium containing 36 g L^-1 glucose was used; the maximal biomass concentration of 16.4 g dry cells L^-1, specific growth rate of 0.92 d^-1,lutein content of 4.85 mg lutein g^-1 dry cells,growth yield of 0.47 g dry cells g^-1 glucose and lutein yield of 1.93 mg lutein g^-1 glucose were respectively achieved. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

氯化钠处理对原壳小球藻生长及油脂积累的影响

采用Basal培养基,通过光学显微镜、电子显微镜、激光共聚焦显微镜以及尼罗红染色定量等方法研究了不同浓度氯化钠(0、150、300、600 mmol/L)对小球藻属原壳小球藻的生长状态、脂滴分布、总脂含量的影响。结果表明,添加不同浓度的氯化钠对原壳小球藻的生长有明显的影响,随着氯化钠浓度的增加,小球藻的生长速度受到明显的抑制,600 mmol/L氯化钠处理时生长几乎完全被抑制。在显微镜下观察,可见氯化钠浓度的增加会导致小球藻聚集成团,这种现象在150 mmol/L和300 mmol/L氯化钠培养下比较明显;通过电子显微镜下观察,可以发现培养初期,随着氯化钠浓度的增加,小球藻细胞壁增厚,脂滴增多。通过尼罗红染色对脂含量进行定量,处理初期脂滴的合成量在600 mmol/L时最高,但到后期,随着藻生物量的增加,150 mmol/L和300 mmol/L处理下脂合成量逐渐升高,而对照小球藻脂合成量基本不变。稳定期后,从生物量(干重)和脂总量来看,300 mmol/L氯化钠培养处理的小球藻虽然生物量只有对照的73.55%,但是总脂含量却是对照的2.22倍,可见一定浓度的氯化钠处理一定时间可显著提高原壳小球藻的油脂含量。     

Correlation between inhibition of photosynthesis and growth ofChlorella treated with methyl parathion

When methyl parathion (O,O-dimethyl O-p-nitrophenyl phosphorothioate), an organophosphorous insecticide, was added to an exponentially growing culture ofChlorella protothecoides and the effects were followed for 12 days, the following observations were made: a) In autotrophic culture the cell number and the chlorophyll content decreased as compared to the control. These changes paralleled the inhibition of the rate of net photosynthesis, suggesting that the photosynthetic apparatus was the primary target of the insecticide action. b) The inhibition of cell growth (on cell number basis) also occurred in the case of heterotrophic culture at 100μM insecticide concentration but the inhibition was less as compared to that of an autotrophic culture. c) The cell diameter in treated culture increased by 10–20% in both autotrophic and heterotrophic cultures. The observations, (b) and (c) suggest that apart from the photosynthetic apparatus, the insecticide has other sites of action, but the sensitivity of these sites to the insecticide is less than that of the photosynthetic apparatus     

植物间的生化相克

大自然的植被景观形成明显的地带性,这是气象因子作用的结果,即植被带与气候带成平行关系。局部的小气候形成了非地带性植被。植物在小气候的形成上起着重要的作用。植物之间的相互作用,有时能为某些植物创造良好的生境,但是在更多的情况下,也可以造成不良的影响。生存竞争是生物之间的普遍现象,它解释了生物为争夺食物和空间而发生的分化。随着人类活动的发展,人们发现植物之间在食物和空间满足的情况下也会产生一些不良的影响,使人们开始对植物间的关系进行了进一步研究,因而产生了新的研究领域——植物之间的生化相克(简称生化相克),它是植物间的生物化学作用,即植物能产生某些化学物质对邻近的植物产生不良的影响。也有人把生化相克现象称为他感现象或对等现象。     

Enhanced production of lutein in heterotrophic Chlorella protothecoides by oxidative stress

The fast growing unicellular green microalgae Chlorella protothecoides has attracted interest as a promising organism for commercial production of a high-value carotenoid, lutein, by heterotrophic fermentation. Effects of two oxidant-forming reactive oxygen species (ROS) on the biomass concen-tration, and yield and content of lutein in batch culture of heterotrophic Chlorella protothecoides were investigated in this study. The addition of 0.1 mmol/L H2O2 and 0.01 mmol/L NaClO plus 0.5 mmol/L Fe2 to the culture led to the generation of ·OH and enhanced the lutein content from 1.75 to 1.90 and 1.95 mg/g, respectively. The lutein content further increased to 1.98 mg/g when 0.01 mmol/L H2O2 and 0.5 mmol/L NaClO were added to generate 1O2. The maximum yield of lutein (28.5, 29.8 and 31.4 mg/L) and a high biomass concentration (15.0, 15.3 and 15.9 g/L) were also achieved through the above treatments. The results indicated that 1O2 could promote lutein formation and enhance lutein production in hetero-trophic Chlorella protothecoides. Moreover, 1O2 produced from the reaction of H2O2 and NaClO was more effective in enhancing lutein production and reducing biomass loss than ·OH from the reaction of H2O2 or NaClO plus Fe2 .