不同营养条件下原始小球藻对蒽的富集和降解研究

研究了自养与异养条件下原始小球藻对蒽的降解和富集能力 .结果表明 ,自养条件下 ,浓度为1 0mg·L-1的蒽有 48.18%被降解 ,其中 2 8.81%属于自然光降解 ,仅有 19.37%被原始小球藻降解 .而异养条件下的原始小球藻对浓度为 2 .5mg·L-1的蒽降解率达到 33.5 3%,说明异养原始小球藻不仅能耐受高浓度蒽 ,而且表现出比自养原始小球藻更强的蒽降解能力 .两种条件下 ,80 %以上残留的蒽都被富集到藻细胞中 .虽然自养条件下原始小球藻对蒽的生物富集系数达 90 6 4,远大于异养条件下的生物富集系数(1899) ,但异养条件下藻对蒽的绝对富集量 (2 0 2 .2 9μg)远远高于自养条件下的 6 9.6 87μg .     

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。     

自养和兼养条件下蛋白核小球藻昼夜节律的响应

【目的】研究自养和兼养两种培养方式对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、细胞分裂和生化组分积累的影响,探讨人工培养蛋白核小球藻的昼夜节律响应机制和优化技术。【方法】小球藻自养培养采用BG11培养基,兼养培养基在BG11培养基中添加4种不同浓度(1、5、10、20 g/L)的葡萄糖,培养周期为10 d。血球板计数法测定藻细胞浓度,干重法测定藻细胞生物量。显微观察藻细胞大小和分裂情况。脂染色法测定小球藻总脂的含量,藻细胞的叶绿素、蛋白和淀粉分别采用甲醇、氢氧化钠、硝酸钙浸提后通过紫外分光光度法定量测定。【结果】葡萄糖兼养培养对蛋白核小球藻具有显著的促生长效应,最适浓度为10 g/L。10 d收获时,兼养组(10 g/L葡萄糖)藻细胞浓度和干重分别是自养组的2.57倍和6.73倍。分析一昼夜中的藻细胞增殖规律可知,第2天和第5天时自养组中增殖的新生子细胞约有76.00%在黑暗期分裂产生,而兼养组中第2天和第5天光照期的新细胞增殖量占比分别达到40.90%和67.50%。一昼夜内藻细胞大小的迁移动态监测表明,第2天自养组藻细胞的体积变化静息期为8 h,兼养组只有4 h;第5天两组藻细胞大小迁移动态的昼夜节律明显,但兼养组黑暗结束后较大细胞(D6μm)占比显著高于自养组。第8天时,兼养组藻细胞已处于稳定期,总脂和蛋白含量均显著高于自养组,藻细胞总脂和色素含量在一昼夜中相对稳定,但蛋白和淀粉含量分别在光照8 h和12 h左右达到峰值。从第2天开始,对兼养组细胞每天进行2 h光延长,收获时藻细胞浓度和干重分别比对照组提高13%和11%。【结论】葡萄糖兼养培养能大幅提高蛋白核小球藻的生物量。蛋白核小球藻生长增殖与生化组分积累均受昼夜节律调控,自养条件下藻细胞以光照期生长黑暗期增殖为主。兼养培养提高藻细胞生物量的机制在于缩短藻细胞生长静息期,在昼夜节律中加速藻细胞生长并显著提高通过细胞周期检查点的细胞比例,光照期效应尤其明显。藻细胞蛋白和淀粉含量昼夜节律明显,最佳收获时间分别在光照8 h和12 h后。     

不同营养方式对小球藻FACHB 484生长的影响及其非自养生长机理研究

系统研究了小球藻FACHB 484在含有葡萄糖的不同营养方式下的生长情况,并通过抑制试验探讨葡萄糖在小球藻FACHB 484光异养和兼养生长条件下所起的作用以及小球藻FACHB 484是否存在氧化呼吸系统的关键酶类。结果表明:小球藻FACHB 484可利用葡萄糖进行化能异养、光激活异养、光异养及兼养生长,其生长速率大小为:兼养光异养光激活异养化能异养光合自养。兼养培养的最大生物量和比生长速率分别是自养培养的8.6和3.4倍,其比生长速率接近于光合自养和光异养培养下的比生长速率之和。葡萄糖主要作为小球藻FACHB 484兼养和光异养培养的碳源,而能量主要源自光。小球藻FACHB 484存在氧化呼吸链代谢途径,其细胞中有琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶。       

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。     

厌氧条件下小球藻细胞的异养转化和乳酸发酵(简报)

某些藻类植物,如小球藻——一种单细胞绿藻,不但能利用无机碳源通过光合作用进行自养生长,还能利用有机碳源转化为异养生长,这种转化又是可逆的。迄今为止,对于人工控制下藻细胞向异养转化的代谢和调控机理尚不清楚。本文通过分析小球藻细胞异养转化过程对氧气的依赖性,进一步研究它们在厌氧条件下的生长和乳酸发酵特征,探讨可异养转化的单细胞藻类(作为特殊的实验生物系统)在发酵工程和细胞工程领域里应用的可能性。     

不同营养方式对普通小球藻生长代谢及生化组分的影响

摘要:【目的】系统研究自养、混养和异养3种营养方式对真核模式微藻———普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性、细胞生化组分和碳代谢途径关键酶活性的影响。【方法】以C．vulgaris为研究对象,通过设置光合自养、混养和异养3 种营养方式,采用光谱学、色谱学方法,研究不同营养方式对C．vulgaris从生长特性、细胞组分合成和碳代谢等方面的影响。【结果】C．vulgaris依次经自养至混养和异养的培养方式转变中,藻细胞的可溶性糖和油脂含量显著提高,油脂中C16、C18不饱和脂肪酸的相对含量降低,而饱和脂肪酸的含量升高;蛋白质含量、光合色素含量显著下降,18种氨基酸的相对含量也呈下降趋势;葡萄糖的添加可抑制藻细胞吸收和积累除碳元素以外的其他测试元素。在添加葡萄糖的前提下,光照可促进藻细胞的生长量、不饱和脂肪酸和氨基酸,以及除碳元素以外的其他测试参数增加。对微藻胞外碳酸酐酶和核酮糖-1,5-二磷酸 羧化酶的活性分析结果表明,异养和混养直接影响C．vulgaris的碳代谢途径。【结论】光源和葡萄糖的供给与否直接影响C．vulgaris的生长代谢和生化组分合成,葡萄糖的添加在显著促进藻细胞生物量积累的同时,刺激碳素(糖类和油脂)生化成分的合成,而抑制氮素成分(蛋白质和光合色素)的合成;在光照条件下培养基质中葡萄糖的浓度和消耗水平直接决定藻细胞主营自养或异养生长。添加有机碳源葡萄糖的混养(光照)和异养(暗处理)培养可促进藻细胞的生长,异养和自养的生物量之和接近于混养,表明混养是最佳的藻细胞营养生长方式。     

弱细颤藻脂溶性化合物分析

对人工培养的弱细颤藻 Oscillatoria tenuis 中有机化合物的初步分析结果表明,脂溶性有机化合物占藻细胞干重5.8%,其中色素化合物含量较高,烃类化合物含量较低。烷烃化合物碳原子数分布范围为 C_(14)—C_(19),以正十七烷含量最高。色素化合物主要为脱镁叶绿素α,β-胡萝卜素和橙红色的未知色素化合物等。     

索罗金小球藻异养转自养过程中基因表达的全局调控

为提高异养条件下索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)蛋白质含量,扩大该藻株在食品和饲料领域的应用,研究发现当异养条件下培养的C. sorokiniana GT-1细胞转入光自养培养条件后,蛋白质含量显著提高。通过转录组学分析揭示了C. sorokiniana GT-1在异养转自养过程中基因表达发生全局变化,其中糖酵解途径与磷酸戊糖途径上调,氮转运和同化途径中的关键酶的编码基因明显上调,且谷氨酸族氨基酸和丙酮酸族氨基酸的生物合成途径的多个酶在转录水平上显著增强。研究还发现在异养条件下藻细胞仍然可以表达部分光合作用蛋白的编码基因,当转入光自养条件后24h内绝大多数光合作用相关蛋白编码基因的转录被激活。结果表明在异养转自养条件过程中蛋白质含量的升高与氮的吸收及利用增加、还原能合成的增强、部分氨基酸的合成上调及光合作用蛋白质的大量合成有关。研究为后续如何通过培养条件优化或代谢工程改造提高C. sorokiniana GT-1产蛋白质的能力提出了新的思路。     

小球藻RubisCO的纯化及其在异养向自养转变过程中的含量变化

经硫酸铵分部沉淀、ＳｅｐｈａｃｒｙｌＳ－３００和ＤＥＡＥ－纤维素柱层析纯化了小球藻ＲｕｂｉｓＣＯ,得率为１５％,比活力达１．２３２μｍｏｌＣＯ２ｍｓ－１ｍｉｎ－１,分子量是５００ｋＤ,它和菠菜叶片ＲｕｂｉｓＣＯ在分子量、亚基组成和免疫特性等方面相似,反映ＲｕｂｉｓＣＯ在高等和低等植物中有较高的同源性。自养小球藻ＲｕｂｉｓＣＯ占细胞可溶性蛋白质的２４％。而异养转变后的小球藻细胞内不含ＲｕｂｉｓＣＯ。异养小球藻向自养生长转变过程中,２０ｈ后细胞内叶绿素含量逐渐增加,２４ｈ时细胞内出现ＲｕｂｉｓＣＯ,２４ｈ后大量增加,至４１ｈ时含量达最高峰;标志着小球藻细胞光合作用能力的恢复和加强。     

小球藻高密度培养

<正>小球藻(Chlorella)为绿藻门、小球藻属的单细胞绿藻。小球藻富含蛋白质、多种色素、B族维生素、必需氨基酸、微量元素和一些生物活性代谢产物,而且同时具有抗癌、抗辐射、抗感染、抗氧化、防治高血脂症、防治便秘以及骨髓抑制等一系列生理保健功能,是较为理想的保健食品。传统上小球藻的生产采用光自养培养方式,离不开光照,产量很低,限制了小球藻的开发利用。采用异养培养无需光照,同时能使细胞浓度达到较高水平,大大降低分离成本,小球藻异养培养成为人们研究的重点[1]。     

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%。     

利用啤酒废水小球藻异养培养

摘要：【目的】利用小球藻异养培养技术处理啤酒废水,旨在为啤酒废水资源化利用和降低小球藻生产成本提供一个途径。【方法】在含有10 g/L葡萄糖的基本培养基进行异养小球藻高效藻株的筛选,并用于啤酒废水的资源化处理。【结果】从5株小球藻中得到2株适合高密度异养培养的藻株（Chlorella pyrenoidosa 15-2070 和 Chlorella vulgaris 15-2075）,在啤酒废水的资源化处理过程中这2株小球藻得到非常接近的试验结果。利用由废水配制含10 g/L葡萄糖的基本培养液培养Chlorella pyrenoidosa 15-2070获得了5.3 g/L藻细胞;并且在此过程中,啤酒废水得到有效利用,几种主要污染物最高去除率为：CODcr,92.2 %;BOD5,95.1 %;NO3--N,98.5 %;NH4+-N,92.3 %。【结论】啤酒废水中的重要环境污染物在培养小球藻的过程中可以得到有效地清除,并从中可以获得具有商业价值的小球藻细胞。     

转兔防御素基因小球藻异养培养的培养基优化研究

在氮源种类筛选的基础上,采用Plackett-Burman实验设计并结合单因素实验对转兔防御素基因小球藻异养培养的培养基进行了优化。实验结果表明,采用优化后的Knop异养培养基在250mL摇瓶中进行异养培养,藻细胞密度从优化前的1.5g/L提高到优化后的5.11g/L;摇瓶和5L生物反应器异养培养表明,Knop异养培养基中藻细胞浓度分别为优化前培养基的3.39倍和3.17倍,而兔防御素(NP-1)表达能力基本不变。     

分批异养培养小球藻光密度值与干重的关系

在小球藻的分批异养培养过程中,培养液的细胞浊度（ＯＤ）与细胞干重（ＤＷ）的关系受培养条件和培养过程的影响很大,在实验中,干重与光密度值的比值在０．５３～０．２８ｇ／ＯＤ·Ｌ间变化。因此在小球藻分批异养培养过程中,培养液藻生物量检测采用单一的ＤＷ与ＯＤ换算常数用ＯＤ来推算细胞的干重则会产生较大的误差。     

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。     

黄腐酸对单针藻生长和油脂含量的影响

为了研究不同浓度的黄腐酸对单针藻Monoraphidium sp.FXY-10细胞生长、油脂合成的影响,研究于Kuh1培养基中添加4种不同浓度的黄腐酸(40、80、120和160 mg/L),优化出异养培养条件下最适合藻细胞生长的黄腐酸浓度;并采用黄腐酸与异养-自养两步培养联用的方法提高细胞量和油脂含量,自养培养时在培养基中添加5、25、125和625 mg/L的黄腐酸诱导油脂的合成。结果表明,80 mg/L的黄腐酸对细胞生长的促进作用最显著,细胞量可达6.4 g/L,为对照组的1.5倍。黄腐酸的浓度增加至160 mg/L,藻细胞的生长受到明显的抑制。自养培养阶段,添加25 mg/L的黄腐酸能显著地提高藻细胞的油脂含量,其油脂含量从30.78%增加至54.65%。黄腐酸对于单针藻的生长和油脂合成具有明显的促进作用,黄腐酸与两步法联用在提高微藻细胞量和油脂含量方面具有较好的应用前景。     

分批异养培养小球藻光密度值与干重的关系*

在小球藻的分批异养培养过程中,培养液的细胞浊度（ＯＤ）与细胞干重（ＤＷ）的关系受培养条件和培养过程的影响很大,在实验中,干重与光密度值的比值在０．５３～０．２８ｇ／ＯＤ·Ｌ间变化。因此在小球藻分批异养培养过程中,培养液藻生物量检测采用单一的ＤＷ与ＯＤ换算常数用ＯＤ来推算细胞的干重则会产生较大的误差。     

Fe~(3+)对小球藻的生长及油脂含量的影响

传统化石能源储量日益减少,生物柴油因其环保可再生性成为优质的石化柴油替代品。利用小球藻生产生物柴油速度快、油脂含量高,受到了广泛关注。为进一步提高小球藻生产生物柴油效率,分别探究了Fe3+的浓度及添加时间对自养和异养小球藻生长及产油的影响,获得最优Fe3+培养条件为:自养小球藻延滞期添加10-3 g/L Fe3+,生物量及油脂含量达2.80 g/L及30.90%;异养小球藻指数期添加10-5 g/L Fe3+,生物量及油脂含量达3.30 g/L及29.05%。经脂肪酸分析,以上条件获得的微藻油脂均可作为生物柴油生产原料。     

培养方式对纤细裸藻脂肪酸与氨基酸含量的影响

以纤细裸藻(Euglena gracilis)为实验对象,研究了培养方式对纤细裸藻生长、脂肪酸、氨基酸的影响,并探讨了可能的作用机理。结果表明,与其他培养方式相比,光诱导可提高纤细裸藻总脂肪酸、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)含量,分别为2.69、0.52和1.475 g/100 g;饱和脂肪酸(SFA)含量由高到低依次为异养组、光诱导组、自养组和兼养组,其中异养组含量达1.008 g/100 g;游离氨基酸含量由高到低依次为光诱导组、兼养组、异养组和自养组,分别为381.57、358.1、330.17和231.1 mg/g;兼养组必需氨基酸含量最高,为134.37 mg/g。实验结果说明光诱导培养可显著提高纤细裸藻总脂肪酸、MUFA和PUFA含量(P<0.05);异养培养可显著提高纤细裸藻饱和脂肪酸含量(P<0.05);兼养培养可显著提高纤细裸藻必需氨基酸含量(P<0.05)。研究结果为阐明纤细裸藻对不同培养方式的响应提供了科学依据,同时为其开发应用提供数据支持。