小球藻细胞壁缺陷型突变体的筛选及转化系统的建立

由于高效、稳定遗传转化系统的缺乏,小球藻遗传改良以及油脂代谢机理的研究等工作难以进行。研究旨在通过筛选获得小球藻Chlorella vulgaris细胞壁缺陷型突变体,在此基础上建立其转化系统。首先通过紫外诱变获得小球藻Chlorella vulgaris的突变体库,基于细胞壁缺陷型突变体在1% Triton X-100处理后叶绿素会释放到上清中的原理,利用酶标仪高通量地从约4000个突变体中筛选获得10株细胞壁缺陷的小球藻。同时以小球藻内源性-tubulin的启动子和终止子作为启动子和终止子,以AphⅧ (Aminoglycoside 3'-Phosphotransferase type Ⅷ)作为报告基因构建了转化载体pHK203。通过优化电转缓冲液组分和电击参数,确定了细胞壁缺陷型突变体CWD-3的最佳转化条件,即2 g pHK203,ddH2O作为电转缓冲液,1500 V,525 ,50 F的电击条件下,转化效率可达到40个转化子/g DNA。研究为小球藻Chlorella vulgaris的油脂代谢通路和遗传改良提供了技术基础,同时由于可降低破壁成本,筛选获得的细胞壁缺陷型突变体适于工业化生产小球藻藻粉。     

生物柴油耦联丙酮丁醇发酵的初步研究

以4种生物柴油(原料为地沟油、菜籽油、棕榈油和废肯德基油)作为萃取剂,开展了丙酮丁醇静态萃取发酵。通过分析发酵过程中的产气量及发酵40 h后油水两相中的溶剂浓度,发现生物柴油对丙丁梭菌有毒性。另外,静置条件下丁醇在不同油水两相中的液液平衡系数大致相同。在发酵24 h时加入棕榈生物柴油(油水体积比为0.4∶1),丁醇发酵强度达到最大值0.213 g.(L.h)-1、比对照(传统发酵)提高10.9%,且生物柴油中的丁醇质量浓度达到6.44 g.L-1。     

生物酶/γ-Al2O3小球催化氧化柴油脱硫性能研究

通过吸附法将生物酶负载在γ-Al₂O₃小球载体上,并对生物酶/γ-Al₂O₃及载体进行扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及圆二色谱(CD)表征。结果表明:生物酶被吸附在载体上。将制备的生物酶/γ-Al₂O₃催化真实柴油氧化脱硫,考察了反应温度、反应流速和酶溶液浓度对真实柴油脱硫效果的影响,并对脱硫效果进行定性及定量分析;进一步对脱硫工艺条件进行响应面设计优化,找出最优反应条件。实验结果显示:反应温度49℃、反应流速1.0 mL/min、酶溶液浓度15.5%(酶载量为28.13 g),得出的最优脱硫率为93.16%;最后考察了该固定化酶的重复使用性能,该催化剂使用7次活性无明显降低,表明该固定化酶催化氧化柴油脱硫效果显著,具有潜在的工艺应用价值。     

氮杂环卡宾二氧化碳加合物催化转酯反应制备生物柴油

为了开发一种无金属有机催化剂用于生物柴油的制备,合成了一系列咪唑(啉)类氮杂环卡宾的二氧化碳加合物(N-heterocyclic carbenes CO2adducts,NHC-CO2),通过加热使其释放游离卡宾,并催化转酯反应制备生物柴油。为了比较催化活性,不同结构的NHC—CO2被用于大豆油的转酯反应中。结果发现:当使用咪唑类催化剂时,产物中甲酯含量大于90%,而当使用咪唑啉型催化剂,甲酯含量不足20%,这说明咪唑类催化剂更适合本研究中的转酯反应。催化剂最佳用量为大豆油的2%(摩尔百分比),最佳醇油比为12∶1。本研究中催化剂前体释放游离卡宾进入反应介质,反应迅速,产品分离简单,是制备生物柴油的有效绿色方法。     

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。     

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。     

K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化棕榈油和甲醇酯交换反应制备生物柴油

采用浸渍法制备K2CO3/γ-Al2O3负载型固体碱催化剂,用X线衍射(XRD)和热质量分析法(DSC-TGA)表征催化剂的物化性质,考察催化剂在棕榈油和甲醇酯交换制备生物柴油中的反应性能。结果表明:活性组分已成功负载到载体γ-Al2O3上,且在高温焙烧过程中K2CO3和γ-Al2O3之间产生了相互作用;在K2CO3负载量22.6%、醇油摩尔比12∶1、反应时间3h、催化剂质量分数3%、反应温度65℃的条件下,甲酯产率最高可达91.6%。     

能源植物资源的研究和开发

植物能源是一种清洁的、方便的可替代能源,发展植物能源是解决矿石能源危机的可行的措施,生物汽油和生物柴油产业已得到初步发展和应用。按照能源植物所含特定化学物质的对能源植物进行类别划分,并结合我国的实际,提出我国适宜发展的能源植物品种。     

生物柴油植物黑皂树开发利用研究

能源短缺和环境污染是当前人类社会所面临的巨大挑战,生物柴油的推广和应用是现阶段解决替代燃油的重要途径之一。黑皂树种子油是很好的生物柴油原料,目前在许多热带地区大力种植黑皂树。我国华南、西南地区的一些干旱荒地可以种植黑皂树。我们对黑皂树油在柴油机上的应用研究证明:黑皂树油在气温35℃条件下,可以直接在各种柴油机上起动和应用;黑皂树油中掺入20%的轻柴油,其黏度大大降低,冷机起动性能和热效率等均与轻柴油相当。因此,黑皂树油的应用比目前国外使用的生物柴油更经济,是一种很有发展前途的能源植物。