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(Nan-nochloropsis 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pH、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pH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pH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。     

初始硝酸钠浓度对魏氏真眼点藻的生长、形态和油脂积累的影响

为了确定不同初始氮供应水平对产油微藻魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri)生长、形态和油脂积累的影响, 本研究通过在改良的BG-11培养基中设置4种不同的初始硝酸钠浓度(17.6、11.7、5.9和3.0 mmol/L)对魏氏真眼点藻(E. vischeri)进行培养。观察结果表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)的营养细胞为一具裂叶状叶绿体、细胞质中有一红色素体和许多振动颗粒及光滑细胞壁的球形单细胞; 细胞繁殖方式主要是形成二分裂和四分裂的似亲孢子。在低氮条件下, 随着培养时间的延长, 细胞内油体逐步形成, 至培养末期占据细胞的大部分空间, 同时培养物的颜色也由绿色向黄绿色转变, 最终呈橙黄色。实验结果表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)生物质浓度在17.6 mmol/L组获得最大值为9.14 g/L; 总脂、中性脂和总脂肪酸三者占干重的含量随着初始硝酸钠浓度的降低而升高, 在3.0 mmol/L组获得最高值, 分别为60.81%、56.59%和53.47%; 三者的单位体积产率均在5.9 mmol/L组获得最高值, 分别为0.24、0.21和0.20 g/(Ld); 主要脂肪酸组成为棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、油酸(C18:1)和二十碳五烯酸(C20:53, EPA), 其中棕榈油酸的含量最高。上述研究表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)是一株适合于生产生物柴油和长链不饱和脂肪酸EPA的高产油微藻。       

营养盐初始组合浓度对类波氏真眼点藻生长和油脂积累的影响

为了研究培养基中主要营养元素氮、磷、硫初始组合浓度对类波氏真眼点藻(Eustigmatos cf.polyphem D.J.Hibberd)生长、油脂积累和脂肪酸组成的影响,分别以NaNO_3、K_2HPO_4、MgSO_4为氮、磷、硫源,设置不同的营养盐初始组合浓度对其进行培养,采用干重法、重量法、气相色谱分析法、元素分析仪等依次对生物量、总脂、脂肪酸组成和细胞内元素含量进行测定。结果显示,氮、磷、硫三者的初始组合浓度变化对类波氏真眼点藻的生长和油脂积累具有明显的影响,9 mmol/L NaNO_3、0.92 mmol/L K_2HPO_4、0.3 mmol/L MgSO_4营养条件下其生物量达到最大值,为9.19 g/L;低氮、低磷胁迫或二者共同胁迫均促进其油脂积累,但低硫胁迫对油脂的积累影响不大,最大油脂含量出现在3 mmol/L NaNO_3、0.029 mmol/L K_2HPO_4、0.3 mmol/L MgSO_4条件下,为68.7%(DW)。此外,类波氏真眼点藻富含棕榈油酸,占总脂肪酸含量的最大值达60.88%。选择合理的氮、磷、硫初始组合浓度能够有效促进其生长或油脂及棕榈油酸的积累。     

不同氮源及氮浓度对耐高盐真眼点藻生长、脂类积累及脂肪酸组成的影响

真眼点藻纲(Eustigmatophyceae)微藻可以积累高含量的EPA具有重要的开发利用价值。为了探究不同氮源及氮浓度对一株耐高盐真眼点藻(Eustigmatos sp.)的生长、脂类积累及脂肪酸组成的影响,实验以BG-11为基础培养基,选用三种不同类型氮源(硝酸钠、尿素、碳酸氢铵),每种氮源设置三种氮浓度(3.5 mmol/L、5.9 mmol/L、17.6 mmol/L),跟踪测定真眼点藻培养过程生物质浓度、总脂含量、脂类分级及脂肪酸组成的变化情况。结果显示:在以碳酸氢铵为氮源,氮浓度为17.6 mmol/L条件下真眼点藻的生物质浓度最高(7.07 g/L);三种氮源3.5 mmol/L组真眼点藻的总脂积累量均高于5.9 mmol/L组和17.6 mmol/L组,在3.5 mmol/L条件下,真眼点藻在以尿素为氮源的实验组中获得最高总脂产量(4.18 g/L),其次为硝酸钠(4.07 g/L),最低为碳酸氢铵(3.42 g/L)。氮胁迫可以使真眼点藻的中性脂比例增加,3.5 mmol/L组的中性脂比例均高于5.9 mmol/L组和17.6 mmol/L组,在3.5mmol/L条件下,真眼点藻在尿素组、碳酸氢铵组和硝酸钠组的中性脂含量分别为79.0%TL(TL为total lipid的简写)、77.0%TL和75.7%TL;真眼点藻的脂肪酸组成主要有C14:0(豆蔻酸)、C16:0(棕榈酸)、C16:1(棕榈油酸)、C18:1(油酸)、C18:2(亚油酸)、C20:4(花生四烯酸)和C20:5(EPA),其中C16:1的含量占51%TFA(TFA为total fatty acid的简写),在以硝酸钠为氮源的处理组中,17.6 mmol/L条件下C20:5(EPA)的百分含量最高,为7.18%TFA,尿素氮源次之(6.20%TFA),最小为碳酸氢铵(4.82%TFA)。该研究显示真眼点藻(Eustigmatos sp.)是一株极具开发潜力的微藻。     

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。     

6种微藻对氯霉素和硫酸新霉素敏感性研究

目的:探讨3种真眼点藻(点状魏氏藻(Visderia punctata)、波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem)、魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri))和3种绿藻(栅藻(Scnedesmus sp.)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqulis)、爪哇栅藻(Scenedesmus jaoaensis))对2种抗生素的敏感性.方法:采用藻液细胞计数法和藻细胞固体平板培养法研究了氯霉素和硫酸新霉素对6种微藻生长的影响.结果:液体培养,3种绿藻对氯霉素敏感性均高于硫酸新霉素,10μg·mL-1氯霉素即可明显抑制3种绿藻的生长(P＜0.05),而硫酸新霉素在浓度为200 μg·mL-1时才显示出明显抑制作用:3种真眼点藻对2种抗生素都不敏感.固体培养,除波氏真眼点藻外,其它5种微藻对氯霉素的致死浓度均为50μg·mL-1;波氏真眼点藻、栅藻、斜生栅藻和爪哇栅藻对硫酸新霉素的致死浓度分别为100 μg·mL-1、200μg· mL-1、50μg·mL-1和50μg·mL-1.结论:氯霉素可作为选育6种微藻抗性突变株的筛选剂.     

不同硝酸钠浓度对大真眼点藻生长和脂产量的影响

以大真眼点藻(Eustigmatos magnus)为研究材料, 改良BG-11作为基础培养基, 设置四种NaNO3浓度, 利用Ø3 cm的玻璃柱状光生物反应器对该藻进行培养, 通过一系列生理指标的测定来探讨不同NaNO3浓度对大真眼点藻生长和脂积累的影响。实验结果表明: 最适宜该藻生物量积累的NaNO3浓度为9 mmol•L–1, 此条件下生物量达到11.31 g•L–1; 通过脂组分分级, 结果显示3.6 mmol•L–1实验组的总脂含量和中性脂含量均为最高, 总脂含量为60.21%(干重百分比), 中性脂含量为92.99%(总脂百分比); 主要脂肪酸组分为棕榈酸、棕榈油酸和油酸, 三者含量总和占总脂肪酸含量的55%- 87%; 9 mmol•L–1实验组的总脂单位体积产率最高为0.29 g•L–1•d–1, 6 mmol•L-1实验组的中性脂产率最高, 达到0.26 g•L–1•d–1。总体来看, 9 mmol•L–1实验组和6 mmol•L–1实验组的产油能力相当, 但若要进行工业化生产, 则6 mmol•L–1为产油脂的最适浓度。     

富油能源微藻的筛选及产油性能评价

为了筛选具有产油潜力的能源微藻,以实验室保藏的20株淡水和海洋微藻(绿藻门18株,真眼点藻纲1株,硅藻纲1株)为研究对象,利用光径为3 cm柱状光生物反应器通气分批培养,通过测定微藻培养物的生物量和总脂含量等指标,从中筛选生长速度快、生物量和总脂含量高的微藻。结果表明:20株微藻的生物量和总脂含量分别在1.81~7.88g/L和16.0%~55.9% dw(% Dry weight)之间,筛选得到具有产油潜力的微藻9株,分别是栅藻(Scenedesmus sp.)(6.34g/L,55.9% dw)、麻织绿球藻(Chlorococcum tatrense)(5.93g/L,46.9% dw)、眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata)(7.88g/L,35.0% dw)、油面绿球藻(Chlorococcum oleofaciens)(5.58g/L,45.9% dw)、多形拟绿球藻(Pseudochlorococcum polymorphum)(6.10g/L,40.0% dw)、八月衣藻(Chlamydomonas augustae)(5.78g/L,40.5% dw)、椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)(5.56g/L,40.7%dw)、椭圆绿球藻(Chlorococcum ellipsoideum)(5.41g/L,38.0% dw)、雪绿球藻(Chlorococcum nivale)(5.55g/L,36.3% dw),其中最具产业化潜力的微藻为栅藻(Scenedesmus sp.),其总脂收获量和单位体积总脂产率分别为3.5 g/L和218.7mg/L·d。     

不同氮源及其浓度对标志链带藻合成淀粉和油脂的影响北大核心CSCD

【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。     

不同氮源对布朗葡萄藻生长、总脂和总烃含量的影响

以能源微藻布朗葡萄藻Botryococcus braunii 764和Botryococcus braunii 765为实验材料,采用实验室一次性培养的方法,研究了不同氮源及浓度对其生长、总脂和总烃含量的影响.结果表明,B. braunii 764和B. braunii 765的最适氮源均为硝态氮,且均能够利用硝态氮、亚硝态氮、铵态氮和尿素进行生长,但是不同氮源及其浓度对这两株藻的生长、总脂和总烃含量的影响不同.B. braunii 764生长速度较B. braunii 765缓慢,但是B. braunii 764的总脂和总烃含量均高于B. braunii 765,最高分别达27.61%和34.21%.以硝态氮为氮源时,B. braunii 764的细胞OD值、生物量、总脂和总烃含量分别为1.38、1.81 g/L、27.61%和34.21%,均显著高于其它试验组,而以尿素为氮源时,B. braunii 765的最大OD值为1.87,以硝态氮为氮源时,其生物量(2.15 g/L)和总烃含量(27.89%)最高,而铵态氮对二者生长的促进作用以及总脂和总烃含量的影响不明显.综合考虑,硝态氮是两株葡萄藻较为理想的氮源,而B. braunii 764可以作为一种较有潜力的能源微藻进行开发利用.     

氮源类型和水平对3株球状绿藻生长、油脂和花生四烯酸积累的影响

【背景】缺刻叶球藻(Lobosphaera incisa Reisigl)是一种单细胞球状绿藻,是已知花生四烯酸(Arachidonic acid,AA)含量最丰富的植物资源之一。然而目前其分类和命名仍然较为混乱。【目的】明确3株球状绿藻(SAG2468、SAG2043、H4301)的分类地位及在不同氮源(硝酸钠、尿素、碳酸氢铵、碳酸铵、硝酸铵、氯化铵和硫酸铵)和氮浓度(18mmol/L,3mmol/L)条件下油脂和AA积累的特性。【方法】通过分子系统学和形态观察的方法对3株球状绿藻进行分类界定;采用干重法、重量法和气相色谱分析的方法分别对其生物量、油脂含量、脂肪酸组成及AA含量进行测定。【结果】3株球状绿藻均隶属于叶球藻属(Lobosphaera),SAG2468原定名为缺刻缘绿藻(Parietochloris incisa),现修订为缺刻叶球藻(Lobosphaera incisa),与H4301为缺刻叶球藻的不同地理株系。SAG2043原定名为双隔蚁形藻(Myrmecia bisecta),现修订为双隔叶球藻(Lobosphaera bisecta)。3株微藻在高氮(18 mmol/L)和低氮(3 mmol/L)浓度的硝酸钠和尿素培养条件下均可良好生长,铵盐对藻细胞生长普遍有抑制作用,且浓度越高抑制作用越显著。低氮胁迫能显著促进油脂和AA的积累(P0.05),SAG2043在3 mmol/L硝酸钠条件下油脂和AA产率最高,分别为142.15mg/(L·d)和35.51mg/(L·d),明显高于另外2株微藻(P0.05)。此时SAG2043对应获得的生物量为4.9 g/L,油脂含量为43.49%,AA含量高达干重的10.86%,占总脂肪酸含量的31.75%。【结论】SAG2043是一株更具AA开发潜力的微藻。     

共生真菌Simplicillium lanosoniveum促进衣藻生长和脂类合成

【背景】藻类是生产生物柴油的主要原料,而一些真菌和细菌能够与藻类共生并提高生物柴油产量,因此藻-菌共生培养技术成为国内外研究的热点。【目的】研究共生真菌Simplicilliumlanosoniveum对衣藻Chlamydomonas reinhardtii细胞生长和脂类合成的影响。【方法】将分离的蓝藻共生真菌和衣藻混合(共生)培养。【结果】与衣藻单独培养相比,混合培养衣藻的比生长速率(0.20 d-1)、细胞产率[0.17 g/(L·d)]和生物量(2.85 g/L)分别提高了10.3%、51.3%和55.7%;脂类比合成速率[0.68 mg/(g·d)]、合成速率[1.95 mg/(L·d)]和含量(220.4 mg/g)分别提高了33.3%、107.5%和32.0%,并且脂类中的饱和脂肪酸以及单不饱和脂肪酸C18-1和C18-2的比例上升,有利于生物柴油的加工。【结论】真菌Simplicilliumlanosoniveum能够促进衣藻的生长和脂类合成,因此藻-菌混合培养可用于生物柴油原料的生产。     

光强及氮浓度对丝状绿藻双星藻生长及生化组成的影响

[背景]环境因子和营养因子对微藻的生长和生化组成都有显著的影响,其中光强和氮浓度是最重要的两个条件。[目的]研究不同光强和初始氮浓度对丝状绿藻-双星藻(Zygnema sp.)生长及生化组成的影响。[方法]采用改良的BBM培养基,设置了两组光强[100μmol/(m^2·s)和300μmol/(m^2·s)]和6种初始氮浓度(3、6、9、12、15和18 mmol/L)在柱状光生物反应器中对双星藻进行培养。[结果]在高光强条件下[300μmol/(m^2·s)],12 mmol/L初始氮浓度最有利于双星藻生物质的积累,其最高生物量可以达到6.60 g/L,而初始低氮浓度(3 mmol/L)则促进了油脂和脂肪酸的积累,油脂最高含量占干重的32.13%,且脂肪酸组成主要包括棕榈酸(C16:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)和亚麻酸(C18:3),其中油酸含量最高达到总脂肪酸含量的55.01%;在低光强条件下[100μmol/(m^2·s)],初始氮浓度为18 mmol/L时,总蛋白质和总碳水化合物的含量达到最高,分别占干重的16.35%和37.70%,而总脂含量仅占干重10.16%。[结论]光强和初始氮浓度对双星藻生长具有较大影响,通过调节光强和初始氮浓度可有效提高双星藻目标代谢产物的积累。     

囊状黄丝藻在不同初始氮浓度条件下特殊的油脂积累规律

对不同初始氮浓度条件下囊状黄丝藻(Tribonema utriculosum SAG22.94)的生长状况、油脂含量和脂肪酸组成与含量进行研究。结果显示,囊状黄丝藻在氮浓度为3.0 mmol/L时,获得生物质浓度最高,为6.39 g/L;氮浓度为18.0 mmol/L时获得总脂和总脂肪酸含量最高,分别为细胞干重的44.62%和42.21%;上述3个指标单位体积的产率均在氮浓度3.0 mmol/L时达到最高值,分别为0.538、0.209和0.206 g·L~(-1)·d~(-1)。在4种初始氮浓度条件下,囊状黄丝藻油脂和脂肪酸含量可随着氮浓度增加而增加。脂肪酸含量分析结果显示,该藻的主要脂肪酸为豆蔻酸(C14∶0)、棕榈酸(C16∶0)、棕榈油酸(C16∶1ω7)、花生四烯酸(C20∶4ω6)和二十碳五烯酸(C20∶5ω3,EPA)。其中棕榈油酸含量最高,占总脂肪酸含量的36.53%~50.08%。研究结果表明囊状黄丝藻在不同初始氮浓度条件下具有特殊的油脂积累规律,是一株具有重要应用价值的产油丝状微藻。     

产油嗜碱绿球藻MC-1的烟气适应性

为了降低微藻产油成本和减少温室气体的排放,利用煤炭烟气培养一株具有pH快速漂移和高碱适应特性的产油微藻Chlorococcum alkaliphilus MC-1.首先于15L光生物反应器中分三组(空白组、CO2组和烟气组)进行小体积培养实验,然后在24 m2开放式跑道池中进行放大培养,研究了微藻MC-1对烟气培养的适应性.结果表明,在光生物反应器培养实验中,烟气组的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:(1.02±0.07) g/L、(0.12±0.02) g/(L·d)、(37.84±0.58)％和(0.20±0.02) g/(L·d),比CO2组分别提高了36％、33.33％、15.34％和33.33％.在开放式跑道池培养实验中,烟气与纯CO2的培养效果相似,烟气培养下的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:147.40 g/m2、14.73 g/(m2·d)、35.72％和24.01 g/(m2·d);烟气培养产出的藻粉中有毒重金属Pb、As、Cd和Cr的含量均低于国家限量标准.实验同时测定了烟气培养下藻液对烟气中CO2、NO和SO2的吸收效果,结果显示,在光生物反应器和开放式跑道池培养中此三种气体的平均吸收率均高于以往研究结果.上述结果说明,该藻能适应烟气培养条件,耦合微藻MC-1产油与烟气减排的室外放大培养是可行的.