响应面法对小球藻Chlorella zofingiensis高产虾青素条件的优化

采用析因设计法(Plackett-burman)对影响Chlorella zofingiensis高产虾青素的相关因素进行评价,发现硝酸钠、光照强度、二价铁离子及醋酸钠浓度对虾青素产量影响显著.利用中心组合设计(central composite design)及响应面分析对影响虾青素产量的关键因素做进一步的优化,得到较佳的试验点为二价铁离子浓度0.41 mmol/L,硝酸钠浓度0.8 mmol/L,醋酸钠浓度37.1 mmol/L,光照强度650 E/m2×s.优化后虾青素产量从7.890mg/L提高到19.81mg/L,比优化前提高了2.5倍.     

不同萃取体系对小球藻藻渣成分的影响

考察5种萃取体系（A：正己烷,B：正己烷/乙醇,C：正己烷/异丙醇,D：氯仿/甲醇,E：氯仿/乙醇）对小球藻（Chlorella phyrenoidosa）油脂的提取效果及藻渣成分的影响。实验结果表明：不同的萃取体系下,油脂得率为D（12.27%）、E（8.87%）、C（7.71%）、B（6.80%）、A（3.91%）,藻渣蛋白含量为A（52.60%）、E（46.23%）、B（40.19%）、C（39.52%）、D（32.52%）,藻渣碳水化合物含量为A（23.28%）、E（16.15%）、B（13.24%）、D（13.50%）、C（9.06%）;藻渣色素含量为A（1.75%）、E（1.29%）、B（1.14%）、C（0.96%）、D（0.58%）;藻渣灰分含量为D（3.63%）、E（2.94%）、C（2.23%）、B（2.25%）、A（1.48%）。综合考虑微藻生物柴油的生产及藻渣的可利用性,V（氯仿）/V（乙醇）=1是一种油脂萃取效果较好,藻渣营养成分损失较小的小球藻油脂萃取体系。     

产生物柴油微藻培养研究进展

石油的大量使用会导致能源枯竭和温室气体（CO2）排放的增加。为了实现经济和环境的和谐发展,必须使用可再生能源代替石油。可再生能源使用后不会造成温室气体排放的增加。生物柴油是一种理想的可再生能源, 能满足以上要求,所以近年来得到迅速发展。微藻是一种主要利用太阳能固定 CO2,生成制备生物柴油所需油脂的藻类。因此以微藻油脂为原料转化成的生物柴油是石油理想的替代品。简要介绍了产油微藻的种类和微藻油脂的合成,较详细地阐述了微藻自养培养、异养培养、生物反应器、工程微藻的最新研究进展,并初步展望了微藻产油研究的未来发展方向。     

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。     

基于模糊综合评价的产生物柴油微藻藻种筛选

产生物柴油微藻大规模培养对微藻藻种的性能要求较高。从丰富的藻种资源中筛选到高品质的藻种一直是个亟待解决的问题。通过研究3株产油微藻,从系统工程的角度综合整个微藻生物柴油的技术工艺,建立了以生长速率、含油率、油脂组成等18种指标的二级评价体系,采用二级模糊综合评价的模糊数学方法对产生物柴油微藻的性能进行综和分析、筛选。最终确定供评价的三株微藻二级模糊综合评价集：小球藻LICME001［0.360 0.315 0.192 0.069 0.064］,微绿球藻LICME002［0.277 0.331 0.236 0.104 0.052］和葡萄藻LICME003［0.325 0.371 0.232 0.071 0.060］。根据最大隶属度法则分析得：小球藻LICM001株产生物柴油微藻品质为优等级别,适合产生物柴油的技术工艺要求;微绿球藻LICME002和葡萄藻LICME003为良等级别的产生物柴油藻种。     

响应面法优化自养小球藻产生物柴油油脂

利用响应面法对小球藻(Chlorella vulgaris)在2L气升式生物反应器中对自养产生物柴油油脂的培养条件进行了优化。首先用Plackett-Burman方法对10个相关影响因素的效应进行评价并筛选出对产油有显著影响的3个因素:KNO3浓度、温度和CO2浓度;再用最陡爬坡实验逼近最大产油区域;最后由中心组合实验及响应面分析确定了影响产油主要因素的最佳条件为:KNO3浓度0.31g/L,温度26.5℃,CO2浓度6.80%,最高产油量达到0.42g/L,比优化前提高了近2倍。优化后,在10L气升式生物反应器中进行了扩大培养。     

氧化铝气体分布器应用小球藻培养的研究

光生物反应器设计中,气体分布器对微藻生长有较大的影响,尤其是在鼓泡式光生物反应器中更为显著。实验考察了采用氧化铝烧制的多孔气体分布器的5L鼓泡式光生物反应器中通气速率、CO₂ 浓度对小球藻LICME002生物量、叶绿素含量、油脂积累的影响。对该气体分布器下的CO₂浓度和通气速率对小球藻的作用机理进行了初步的探讨。结果表明,CO₂浓度为3%时,该株微藻生物量、叶绿素、油脂积累的最佳;CO₂浓度超过6%时各项指标显著下降。通过对0.1vvm,0.4vvm,0.7vvm、1.0vvm的通气速条件下的各项指标的分析,确定最佳通气条件为0.4vvm。结论显示,在最佳通气速率和CO₂浓度下,微藻生物量能达到1.52g/L,油脂含量达到31.5%。     

无机碳源对小球藻自养产油脂的影响

旨在研究小球藻利用无机碳自养产油脂,考察了3种无机碳源 (Na2CO3、NaHCO3和CO2) 及其初始浓度对小球藻产油特性的影响。结果表明,小球藻能利用Na2CO3、NaHCO3和CO2产油;经Na2CO3、NaHCO3和CO2培养10 d后,随着每种无机碳源浓度的增加,小球藻产量均先增加后减少。小球藻经3种无机碳源培养后,其培养液pH值上升。最适宜的Na2CO3和NaHCO3添加量均为40 mmol/L,其生物量分别达到0.52 g/L和0.67 g/L,产油量分别达到0.19 g/L和0.22 g/L。在3种无机碳源中,CO2是最佳无机碳源,当CO2浓度为6％时,小球藻生长最快,生物量达2.42 g/L,产油量最高达0.72 g/L;当CO2浓度过低时,无机碳供应不足,油脂产量低;当CO2浓度过高时,培养液pH偏低,小球藻油脂积累受到抑制。Na2CO3和NaHCO3较CO2更有利于小球藻积累不饱和脂肪酸。