光照强度、温度、pH、盐度对小球藻（Chlorella）光合作用的影响

利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH、盐度对小球藻（Chlorella sp.XQ-200419）和海洋小球藻（Chlorella marina NJ-016）光合作用的影响。小球藻（Chlorella sp.XQ-200419）的适宜光照强度范围为100～〉1600μmo·lm-2·s-1,光饱和点在500μmo·lm-2·s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为6.5～9.0,最适pH值为7.0;对盐度的适应范围较广,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度的升高,净光合放氧速率有下降趋势。海洋小球藻（Chlorella marina NJ-016）的适宜光照强度范围为400～〉1600μmol·m-2·s-1,光饱和点在1400μmo·lm-2.s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为5.0～9.0,最适pH值为8.0;对盐度有很好的适应性,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度升高,净光合放氧速率明显上升。小球藻和海洋小球藻的净光合放氧速率随光照强度、温度、pH值和盐度变化的规律,表明了两种小球藻的基本生理生态学特性：能适应较强的光照强度、较高的温度、中性偏碱的环境和较高的盐度。研究结果有助于小球藻培养条件的优化。两种小球藻对光照强度、温度、pH值和盐度变化的反应也有所不同：与小球藻（Chlorella sp.XQ-200419）相比,海洋小球藻（Chlorella marina NJ-016）对光照强度有更好的适应性,对pH值变化有更宽的适应范围,适当提高盐度对其光合作用有明显的促进作用。这表明海洋小球藻（Chlorella marina NJ-016）在快速生长繁殖方面具有更大的潜力,这一研究结果为筛选适合于大量培养的优良藻种提供了依据。     

光照强度、温度、pH、盐度对小球藻(Chlorella)光合作用的影响

利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH、盐度对小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)和海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)光合作用的影响。小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)的适宜光照强度范围为100～1600μmo·lm-2·s-1,光饱和点在500μmo·lm-2·s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为6.5～9.0,最适pH值为7.0;对盐度的适应范围较广,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度的升高,净光合放氧速率有下降趋势。海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)的适宜光照强度范围为400～1600μmol·m-2·s-1,光饱和点在1400μmo·lm-2.s-1附近;适宜温度范围为25～42.5℃,最适温度为37.5℃;适宜pH值范围为5.0～9.0,最适pH值为8.0;对盐度有很好的适应性,在0～0.6mol/L范围内,随着盐度升高,净光合放氧速率明显上升。小球藻和海洋小球藻的净光合放氧速率随光照强度、温度、pH值和盐度变化的规律,表明了两种小球藻的基本生理生态学特性:能适应较强的光照强度、较高的温度、中性偏碱的环境和较高的盐度。研究结果有助于小球藻培养条件的优化。两种小球藻对光照强度、温度、pH值和盐度变化的反应也有所不同:与小球藻(Chlorella sp.XQ-200419)相比,海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)对光照强度有更好的适应性,对pH值变化有更宽的适应范围,适当提高盐度对其光合作用有明显的促进作用。这表明海洋小球藻(Chlorella marina NJ-016)在快速生长繁殖方面具有更大的潜力,这一研究结果为筛选适合于大量培养的优良藻种提供了依据。     

高产油小球藻的筛选及其油脂分析

小球藻广泛分布于各种生境,特别是淡水环境中,适应性强。其同化产物主要是淀粉,但在环境胁迫条件下可显著积累中性脂,其脂肪酸类型主要为C16和C18,适合作为生物柴油的原料。我们从中国部分地区水体中分离纯化到若干株小球藻,通过薄层层析比较分析了21株产油小球藻的油脂含量,筛选到一株三酰基甘油含量较高的藻株Chlorella sp.NMX37N。其适宜生长温区为15—35℃,在25℃时生长速率最快,比生长速率为0.53/d,生长的最适光强为250μmol photons/(m2.s)。批量培养实验显示,藻细胞的三酰基甘油含量随培养时间延长而增加,并在培养的稳定期达到最大值,此时培养液中氮基本被耗尽。在批量培养条件下培养Chlorella sp.NMX37N约40d,藻细胞中总脂含量可达到33%左右,与此相比通过两步培养方式,将培养至对数后期(约20d)的藻细胞缺氮处理48h后,得到的总脂产率相当。通过两步培养方式可以大大缩短培养时间,使得该藻细胞快速有效积累油脂。另外,气相色谱分析显示,该藻的总脂和三酰基甘油的脂肪酸均以C16∶0和C18∶2为主,占总脂肪酸的70%以上,且不含C20以上的长链脂肪酸,可以作为优质的生物柴油原料。     

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。     

一株产油微藻的筛选及分子鉴定

利用通气培养系统, 对10株经过初步生长筛选的微藻进行培养, 以总脂单位体积产率为主要指标, 筛选具有产油潜力的优良藻种。结果表明, 10株微藻的生物质干重、总脂含量分别为0.81.6 g/L、14.8%39.7%, 总脂单位体积产率大于30 mg/(Ld)的有6株, 其中藻株HY-6总脂单位体积产率达到最高的50.8 mg/(Ld), 是一株具有潜力的产油微藻。运用形态学特征和18S rDNA及ITS系统学分析相结合的方法对藻种HY-6进行分类鉴定。依据形态学特征, HY-6为球状单细胞, 具有1个明显的蛋白核, 杯状色素体周生, 从而初步判断该藻株可能属于小球藻属(Chlorella)或拟小球藻属(Parachlorella); 18S rDNA及ITS系统学分析表明HY-6与小球藻属分为两个不同的进化支, 但与凯氏拟小球藻(Parachlorella kessleri)的亲缘关系较近, 且具有较高的自展支持率, 因此将其鉴定为凯氏拟小球藻(P. kessleri)。研究结果将为产油微藻资源的收集、筛选及后续研究提供基础。       

环境因子对小球藻(Chlorella sp.XQ-20044)光合作用的影响

小球藻(Chlorella sp.XQ-20044)是一株具有应用潜力的产油微藻,本文利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值和盐度对其光合作用的影响。研究结果表明:小球藻适宜的光照强度为500~1200μmol·m-2·s-1,光补偿点约30μmol·m-2·s-1,光饱和点在600μmol·m-2·s-1附近;光合作用适宜的温度范围为30~42.5℃,最适温度为40℃;适宜的pH值范围7.0~10.0,最适pH值为8.0;适宜盐度范围0.1~0.3 mol/L,最适盐度为0.2 mol/L。从光合作用特性来看,小球藻能适应较强的光照强度、较高的温度、偏碱性和较高的盐度环境,其中可耐受较高盐度的特性,有助于预防敌害生物的污染,对于实现规模培养,特别是利用开放系统进行规模培养较为有利。     

葡萄糖对小球藻(Chloralla sp. HN08)光合作用和生长的影响

【目的】探讨葡萄糖作为外加碳源对热带海洋小球藻(Chloralla sp.HN08)生物质生产和脂、光合色素、碳水化合物及可溶性蛋白等细胞主要成份含量的影响。【方法】分析比较小球藻HN08在光合自养和兼养(添加10 g/L葡萄糖)2种营养方式下的生长速率、细胞密度、光合放氧速率、油脂相对含量,以及可溶性总糖、淀粉和可溶性蛋白的含量。【结果】结果表明,在光照条件下葡萄糖(10 g/L)能促进小球藻(Chloralla sp.HN08)生长,提高细胞终密度,而异养条件下藻细胞逐渐衰亡。兼养条件下,细胞相对生长速率及细胞终密度分别是自养条件下的6.8倍和1.3倍。兼养藻细胞中可溶性糖、淀粉、油脂含量显著高于(P0.05)光合自养细胞,然而可溶性蛋白质和光合色素含量显著低于(P0.05)光合自养细胞。添加葡萄糖的小球藻液的光饱和点和呼吸速率均高于光自养条件下的细胞,但2种培养条件下藻液的净光合速率无显著差异(P0.05)。【结论】光照条件下,添加葡萄糖可显著提高小球藻HN08相对生长速率和细胞终密度,促进油脂与淀粉的积累。     

环境因子对小球藻(Chlorella sp. XQ-20044)光合作用的影响

小球藻（Chlorella sp.XQ-20044）是一株具有应用潜力的产油微藻,本文利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值和盐度对其光合作用的影响。研究结果表明：小球藻适宜的光照强度为500~1200 μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约30 μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在600 μmol·m^-2·s^-1附近;光合作用适宜的温度范围为30~42.5℃,最适温度为40℃;适宜的pH值范围7.0~10.0,最适pH值为8.0;适宜盐度范围0.1~0.3 mol/L,最适盐度为0.2 mol/L。从光合作用特性来看,小球藻能适应较强的光照强度、较高的温度、偏碱性和较高的盐度环境,其中可耐受较高盐度的特性,有助于预防敌害生物的污染,对于实现规模培养,特别是利用开放系统进行规模培养较为有利。     

富油微藻的筛选及其产油能力的评价

【目的】筛选具有较快生长速率及较强产油能力的微藻,探究所获得微藻的生理生化性能及不同培养方式对其生物量、产油能力、碳消耗等生长特性的影响与藻种对pH的适应能力。【方法】通过磷酸香草醛测定法及尼罗红染色对微藻进行初筛复筛,通过设置光合自养、异养和混养等3种培养方式,并采用气质联用等方法,研究不同培养方式对所获微藻生长特性、所产油脂脂肪酸组成以及碳代谢等方面的影响。【结果】筛选出两株产油能力较强的藻株H、Z_8,其油脂产量分别可达1.14±0.05 g/L和1.33±0.10 g/L,经形态观察和分子生物学鉴定初步表明藻株H属布朗单针藻(Chlorolobion braunii)、藻株Z_8属链带藻(Desmodesmus intermedius)。构建了不同培养方式下微藻动力学模型,H、Z_8属于生长偶联型。当培养环境的pH处于6.0–9.0,对藻株H、Z_8的总脂量与生物量无明显差异(P0.05)。【结论】筛选获得的藻株H、Z_8中C16与C18脂肪酸占总脂肪酸的比率能达到90%以上。藻种在混养条件下生物量积累优于异养,但异养条件下更加有利于油脂的积累,且H、Z_8均具有较为宽泛的pH适应能力,是具有一定产业化应用潜力的优良产油藻株。     

蛋白核小球藻发酵产油脂的研究

从5种不同来源的小球藻中筛选到1株油脂产量较高的蛋白核小球藻Chlorella pyrenoi-dosa No.2.研究了培养基组成及培养条件对其细胞生长和油脂积累的影响.结果表明,最适培养基组成为(g/L):葡萄糖20,甘氨酸0.08,MgSO4·7H2O 0.4,K2HPO4 1.0,FeSO4·7H2O 0.004;适宜的培养温度,初始pH、摇床转速和光照强度分别为28℃、6.0、130 r/min和650 Lux.在上述优化条件下培养7 d,Chlorella pyrenoidosa No.2的生物量和油脂含量分别由优化前的3.73 g/L和40.15%提高到6.56 g/L和59.90%,油脂产量提高了162%.Chlorella pyrenoidosa No.2能以木糖为碳源产油脂,可望用于以木质纤维素等可再生生物质资源为原料生产油脂.气相色谱分析表明该油脂的脂肪酸组成与植物油相似,不饱和脂肪酸含量达71%左右,可作为生产生物柴油的原料.     

Isolation and evaluation of oil-producing microalgae from subtropical coastal and brackish waters

Microalgae have been widely reported as a promising source of biofuels, mainly based on their high areal productivity of biomass and lipids as triacylglycerides and the possibility for cultivation on non-arable land. The isolation and selection of suitable strains that are robust and display high growth and lipid accumulation rates is an important prerequisite for their successful cultivation as a bioenergy source, a process that can be compared to the initial selection and domestication of agricultural crops. We developed standard protocols for the isolation and cultivation for a range of marine and brackish microalgae. By comparing growth rates and lipid productivity, we assessed the potential of subtropical coastal and brackish microalgae for the production of biodiesel and other oil-based bioproducts. This study identified Nannochloropsis sp., Dunaniella salina and new isolates of Chlorella sp. and Tetraselmis sp. as suitable candidates for a multiple-product algae crop. We conclude that subtropical coastal microalgae display a variety of fatty acid profiles that offer a wide scope for several oil-based bioproducts, including biodiesel and omega-3 fatty acids. A biorefinery approach for microalgae would make economical production more feasible but challenges remain for efficient harvesting and extraction processes for some species.     

产油微藻的分离、筛选及自养培养氮源、碳源的优化

从云南滇池的水样中分离筛选得到一株自养产油小球藻(Chlorella vulgaris,C.vulgaris),其油脂产率可达28.6mg/(L·d),进一步考察了不同氮源、氮源浓度和添加无机碳源对其自养生长和油脂积累的影响。结果表明,硝酸钠为优化氮源,氮元素的优化浓度为123mg/L,油脂含量随氮元素浓度升高而降低;添加NaHCO3显著提高了C.vulgaris生物量产率和油脂产率,其优化浓度为800mg/L。在氮源和碳源的优化浓度下,C.vulgaris的最大生物量产率和油脂产率可达332.8mg/(L·d)和100.2mg/(L·d),分别是对照组的3.6和3.4倍。     

pH值对沼液培养的普通小球藻生长及油含量积累的影响

以50％的沼液为普通小球藻的全营养培养基,考察培养基的起始pH值对小球藻生长及油脂含量的影响,普通小球藻对不同初始pH的沼液中氮、磷的去除情况。设定了2组实验,一组只调节初始接种培养液的pH,分别为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5;另一组将培养液pH分别固定在6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5,pH用稀HCl和NaOH进行调节。研究发现在pH 6.5和pH 7.0的偏酸环境有利于小球藻生长,而pH在7.0~8.5的偏碱性条件下有利于小球藻油脂的积累,因此综合小球藻生长和油脂积累2个因素,得到最适合小球藻生长和油脂积累的pH为7.0。培养结束后沼液中氮磷的去除率分别达到了95％和97％,沼液中的总氮由原来的134.91 mg/L降至4.86 mg/L,总磷由10.19 mg/L降到0.32 mg/L。     

Microalgae for oil: strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low-cost photobioreactor

Thirty microalgal strains were screened in the laboratory for their biomass productivity and lipid content. Four strains (two marine and two freshwater), selected because robust, highly productive and with a relatively high lipid content, were cultivated under nitrogen deprivation in 0.6-L bubbled tubes. Only the two marine microalgae accumulated lipid under such conditions. One of them, the eustigmatophyte Nannochloropsis sp. F&M-M24, which attained 60% lipid content after nitrogen starvation, was grown in a 20-L Flat Alveolar Panel photobioreactor to study the influence of irradiance and nutrient (nitrogen or phosphorus) deprivation on fatty acid accumulation. Fatty acid content increased with high irradiances (up to 32.5% of dry biomass) and following both nitrogen and phosphorus deprivation (up to about 50%). To evaluate its lipid production potential under natural sunlight, the strain was grown outdoors in 110-L Green Wall Panel photobioreactors under nutrient sufficient and deficient conditions. Lipid productivity increased from 117 mg/L/day in nutrient sufficient media (with an average biomass productivity of 0.36 g/L/day and 32% lipid content) to 204 mg/L/day (with an average biomass productivity of 0.30 g/L/day and more than 60% final lipid content) in nitrogen deprived media. In a two-phase cultivation process (a nutrient sufficient phase to produce the inoculum followed by a nitrogen deprived phase to boost lipid synthesis) the oil production potential could be projected to be more than 90 kg per hectare per day. This is the first report of an increase of both lipid content and areal lipid productivity attained through nutrient deprivation in an outdoor algal culture. The experiments showed that this marine eustigmatophyte has the potential for an annual production of 20 tons of lipid per hectare in the Mediterranean climate and of more than 30 tons of lipid per hectare in sunny tropical areas.     

EMS-induced mutation followed by quizalofop-screening increased lipid productivity in Chlorella sp.

Bioprocess and Biosystems Engineering - The objective of this study was to enhance biomass and lipid productivity in Chlorella sp. isolate 6-4 by inducing mutagenesis with two growth inhibitors:...