盐藻与β—胡萝卜素

微藻生物技术是近年来新兴的生物技术之一,至今有三种微藻已大规模生产,包括小球藻、螺旋藻与盐生杜氏藻(简称盐藻)。由于盐藻能生产出干重高达10％的β-胡萝卜素,现已成为微藻中占有最大市场的种类。关于盐藻养殖生物学、盐藻β-胡萝卜素的生产及应用,已成为各国科学家研究的焦点。1983年召开的第十一届国际海藻会议将盐藻及β-胡萝卜素列入大会的专题讨论,1990年世界营养学会的主题是β-胡萝卜素,1991年美联社将β-胡萝卜素的作用选为世界十大科技新成就之一。     

开放式和封闭式反应器的微藻生物质产率评估

从微藻中提取生物柴油原料的思路源于20世纪50年代,但最初养藻的目的仍是供人类食用,我国20世纪60年代也曾提倡过用小球藻养猪或食用小球藻来消除浮肿等"三年自然灾害"疾病①.但迄今为止,微藻并没有被作为食品.虽然近年来把微藻作为营养品食用的人在增多.微藻中含有近一半蛋白质,所以如果实现了大规模养殖,微藻对生物燃料的贡献不会亚于对人或动物的食物(饲料)链的贡献②③.不过,也有学者指出食用微藻可能对人类健康有害,所以选择藻种时,不能忽视④.从20世纪70年代第一次能源危机开始,人们对微藻有了新期望.     

三种微藻对城市二级出水脱氮除磷作用的研究

利用污水培养微藻可去除废水中的氮、磷污染物, 又可以实现生物质生产的耦合。以城市二级出水做为培养基, 选取了小球藻(Chlorella sp.)、栅藻( Scenedesmus sp.)、螺旋藻(Spirulina sp.)为实验藻种, 考察3种微藻的生长特性和脱氮除磷的能力。结果表明, 所选的藻种在模拟二级出水中都能较好生长, 其中栅藻的生物量高于小球藻和螺旋藻, 最大生物量分别为0.328 g·L-1、0.264 g·L-1、0.192 g·L-1, 比生长速率为0.226 d-1、0.213 d-1、0.197 d-1。栅藻的油脂产量达97.35 mg·L-1, 高于其他两种微藻。3种微藻对模拟二级出水都具有较好的脱氮除磷效能, TP的去除率达到90%以上, TN的去除率达到80%以上。实验结果表明利用3种微藻均可达到对二级出水的深度脱氮除磷和生物质的富集。     

植物单细胞蛋白资源——小球藻开发利用研究的现状

微藻大规模培养的应用研究已越来越受到重视,发展成为生物技术领域的一门新的领域──微藻生物技术Micro-algalBiotechnology．小球藻是微藻中首先被开发利用的种类之一,其培养方式已由开放池培养发展为利用生物反应器进行连续培养。本文就小球藻的培养技术、主要化学成分和作为食品、饲料,以及在工业上的应用研究的现状进行简要评述,并展望了小球藻开发利用的前景。     

营养强化时褶皱臂尾轮虫对饵料微藻的摄食

选取适宜浓度利用单种微藻和混合微藻对轮虫进行营养强化,采用实验生态学方法研究了轮虫滤水率和摄食率的动态变化.结果表明:微藻浓度、微藻种类和培养时间均对轮虫的滤水率和摄食率有显著影响;轮虫对几种单种微藻的滤水率和摄食率均随培养时间的延长而下降,在实验条件下,6h内轮虫对3种微藻的滤水率大小顺序为小球藻＞球等鞭金藻＞牟氏角毛藻,12h内轮虫对3种和,微藻的滤水率大小顺序则为球等鞭金藻＞小球藻＞牟氏角毛藻;轮虫在混合微藻中的选择顺序为球等鞭金藻＞小球藻＞牟氏角毛藻.     

虾池常见微藻的光照强度、温度和盐度适应性

通过Smith生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数分析了虾池常见微藻种群(啮蚀隐藻、新月菱形藻、微绿球藻和蛋白核小球藻)在光照强度、温度和盐度资源上的生态位宽度和生态位重叠特征.结果表明:新月菱形藻和蛋白核小球藻具有较大的生态位宽度值,啮蚀隐藻和微绿球藻的生态位宽度值则相对较小.蛋白核小球藻和微绿球藻在光照强度、温度和盐度资源上的生态位重叠值均为最大,啮蚀隐藻在各资源与其他微藻的重叠值最小.新月菱形藻与蛋白核小球藻适应光照强度的范围较广.当水温达16.9℃,可定向培育新月菱形藻;当水温达25℃,可定向培育新月菱形藻和啮蚀隐藻;当水温达30℃时,可定向培育新月菱形藻、蛋白核小球藻和微绿球藻.养殖水体盐度处于9～26,可引入蛋白核小球藻与微绿球藻;处于9～17.5,应引入啮蚀隐藻;高盐水体,应引入新月菱形藻.蛋白核小球藻和微绿球藻在光照强度、温度和盐度资源上的生态位重叠值均为最大,因此微藻定向培育,不可同时引入蛋白核小球藻与微绿球藻.     

固定化海洋微藻对污水中Ni2+的吸附

采用海藻酸钠包埋小球藻和叉鞭金藻,制得含藻细胞的固定化胶球,用其对Ni^2 进行生物吸附,研究了固定化小球藻和固定化叉鞭金藻对污水中Ni^2 的吸附率。结果表明：对于同一种固定化微藻,处于对数生长中期时对Ni^2 吸附效果较好,且吸附过程主要在前4h完成;Ni^2 浓度越大,吸附率越高;固定化微藻比悬浮态微藻吸附率高;在相同的实验条件下,固定化小球藻比固定化叉鞭金藻吸附率高。     

微藻光密度与细胞密度及生物质的关系

以四种常见微藻,小球藻(Chlorella sp.XQ-20044)、栅藻(Scenedesmus sp.SS-200716)、绿球藻(Chlorococcum sp.)和螺旋藻(Spirulina sp.CH-164)为实验材料,用梯度稀释法测定对数生长期不同浓度藻液的光密度(OD)、细胞密度和生物质干重(DW),在光自养分批培养模式下对4种微藻进行OD-波长(350—800 nm)扫描,同时测定细胞密度和生物质干重,分析藻液OD与细胞密度、生物质干重的关系。结果表明:在任何波长下,对数生长期的4种微藻细胞密度与OD值、生物质干重与OD值的变化都不成比例,波长不同其拟合曲线偏离直线的程度不同。但是,在435 nm处这种关系最接近直线,可以用直线方程近似描述(R20.98),其它波长处细胞密度-OD、干重-OD的关系都可以用二项式方程很好地描述(R20.99)。因此,光密度法适用于连续和半连续培养,可以用435 nm处测得的OD值计算细胞密度与干重。但是在分批培养模式下,4种微藻DW/OD比值随着培养时间均逐渐上升。小球藻DW/OD540为0.19—0.44 g/L,栅藻DW/OD540为0.36—0.53 g/L,绿球藻DW/OD540为0.48—0.75 g/L,螺旋藻DW/OD560为0.46—0.74 g/L,因此分批培养模式下采用测定藻液OD值反映细胞密度和生物质的方法不适用,只有直接测定细胞密度和生物质才是准确的。研究结果为正确使用分光光度法监测微藻生长提供依据。     

三种海洋微藻和三种淡水微藻脂肪酸组成特征的比较分析

比较了3种海洋微藻：简单角刺藻(Chaetoceros simplex)、绿色巴夫藻(Pavlova viridis)、扁藻(Platymonas sp.)和3种淡水微藻：蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquua)、极大螺旋藻(Spirulina maxima)的脂肪酸组成。结果表明：海洋微藻的饱和脂肪酸种类相对比淡水微藻多,前者的碳链长度在14碳到20碳之间,后者主要有C16：0和C18：0。二者单不饱和脂肪酸均是以C16：1ω7和C18：1ω9为主。多不饱和脂肪酸中,海洋微藻以二十碳五稀酸(EPA)和二十二碳六稀酸(DHA)为主,其中,绿色巴夫藻含有24．34％的EPA和11．48％的DHA,简单角刺藻含有13．24％的EPA;淡水微藻以18碳为主,其中,极大螺旋藻含有24．02％的γ-亚麻酸(GLA)。     

小球藻与固氮菌Mesorhizobium sp.共培养对小球藻生长和油脂积累的促进效果

微藻油脂不仅可以作为功能油脂,同时也是生产生物柴油的重要原料之一。为解决微藻生长与油脂积累之间的矛盾,利用藻菌共培养技术在缺氮条件下将无菌小球藻与细菌以不同初始比例进行共培养,通过测定藻细胞生物量、油脂含量和脂肪酸比例等来研究藻菌共培养对小球藻生长和油脂积累的影响。结果表明,在小球藻与固氮菌B2. 3 70∶1(V/V)共培养体系中,小球藻的生物量和油脂含量较同样条件下单独培养小球藻有了显著提高。其生物量最高可达1. 68g/L、总脂含量为45. 2%、总脂产率为75. 94 mg/(L·d)、中性脂含量为23. 0%及中性脂产率为38. 65mg/(L·d),其生物量和油脂含量分别较单独小球藻培养时提高了66. 3%和47. 7%。同时细菌的加入显著提高了藻细胞内C18∶1脂肪酸的比例。结论表明,通过藻菌共培养技术能够有效提高微藻生物油脂的质量和产量,具有较好的实际利用价值。     

小球藻高附加值生物活性物质“小球藻热水提取物”的研究现状与展望

小球藻是一种食用历史久、营养丰富的微藻功能食品,其中蛋白核小球藻已于2012年被我国批准为新资源食品,并成为国内外正在大力发展与培育的微藻能源及微藻固碳这一战略性新兴产业的主要藻种之一。在积累油脂的同时,小球藻自身还能合成高附加值生物活性物质,其合理利用可平衡微藻能源的高成本。小球藻热水提取物(CE),即商业上宣称的"小球藻生长因子(CGF)",是小球藻有别于其他微藻的主要生物活性物质,在促进生长、调节免疫等方面具有良好功效,且市场售价高。但迄今,有关CE的认识尚不清晰,尚未见CE方面的系统评述。本文对近年来CE的活性研究状况进行了系统的文献调查与梳理,综述了CE在增强免疫、抑制肿瘤、改善代谢综合征、清除自由基、抵御紫外损伤、螯合重金属以及保肝护肠等多个方面的功效,并分析了CE活性研究中存在的问题及CE的发展前景。     

起始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响

为深入了解饵料微藻与赤潮微藻间的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,研究了起始生物量比(1:4、1:1和4:1)对3种海洋微藻(塔玛亚历山大藻、蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻)两两之间种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨。结果表明:①3种海洋微藻表现出种间竞争的相互抑制效应;②在与塔玛亚历山大藻(简称A)的种间竞争中,蛋白核小球藻(简称C)和湛江等鞭金藻(简称I)均在竞争中占优势,蛋白核小球藻随自身起始生物量比的提高,其竞争优势越加明显,湛江等鞭金藻在A:I=1:1时竞争优势最为明显;在蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻的种间竞争中,当C:I=1:4时,湛江等鞭金藻在竞争中占优势,C:I=1:1时,初期湛江等鞭金藻占竞争优势,随蛋白核小球藻的迅速生长,后期蛋白核小球藻占竞争优势,C:I=4:1时,蛋白核小球藻占绝对竞争优势;③由种间竞争抑制参数比较得出:3种微藻的种间竞争强弱依次为蛋白核小球藻>湛江等鞭金藻>塔玛亚历山大藻。蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻在起始比例C:I=1:1时,可共培养利用,在海产经济动物育苗中可对其进行适时采收投喂;两种饵料藻对塔玛亚历山大藻具有明显的抑制作用,可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一定的科学依据。     

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。       

基于管道式光生物反应器的藻粉生产过程技术经济分析

经济成本过高阻碍了微藻产品的产业化,而国内目前缺乏有关微藻产品技术经济分析的研究。为探究更符合我国国情的降低微藻产品成本的策略,本文采用结合地域气候和藻种特性的微藻生长模型,对基于管道式光生物反应器的藻粉(含水量为5%的微藻生物质)生产过程进行技术经济分析,讨论了价格和工艺两大类共12个参数以及生产规模对藻粉总成本的影响程度,并对影响经济成本的主要参数进行情景设计。结果显示,普通小球藻(Chlorella vulgaris)藻粉产量受地域和季节影响较大,对位于浙江省乐清市规模为0.1 hm²的生产基地,藻粉年产量约3.8 t,成本为185.7￥/kg。直接人工费、生长温度、光合效率和年运行时间是影响藻粉总成本的四个重要参数,最具成本吸引力的产业化规模约为10 hm²。考虑了降价空间和技术进步的某未来情景下藻粉成本可降至22.6￥/kg,该值与近年来文献给出的亚洲西南部和欧洲各地商业规模的微藻干物质成本较为接近。本文的研究可为我国微藻产品产业化的发展提供一定的理论和数据参考。     

氮磷比对蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻种间竞争的影响

为了了解饵料微藻的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,以NaNO3和KH2PO3作为氮源和磷源,研究了氮磷比对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)种间竞争的影响。结果表明:在单养模式下,蛋白核小球藻生长适宜的N/P为4~22,N/P22时其生长受抑制,而湛江等鞭金藻生长受N/P影响不明显;共养模式可促进蛋白核小球藻的生长,而抑制湛江等鞭金藻的生长;蛋白核小球藻具有明显的竞争优势,且N/P为13和16时其种群竞争优势最明显;在蛋白核小球藻大规模生产性培养时可接入等生物量或少量湛江等鞭金藻,一方面利用共养模式提高蛋白核小球藻的产量,另一方面可根据养殖生产需要适时采收混合藻类饵料用于投喂。     

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。     

南美白对虾精养塘浮游微藻动态研究

2006年4月30日～2006年8月31日,对舟山市马岙镇的旭旺无公害对虾精养基地水体的浮游微藻群落结构进行调查分析.结果表明:精养塘中共检出常见浮游微藻5门16种,其中蓝藻4种,绿藻5种,硅藻5种,裸藻1种,甲藻1种.主要蓝藻有微小平裂藻(Merismopedia tenuissima.)、小席藻(Phorimidium sp.)、螺旋藻(Spirulina sp.)等;常见绿藻有小球藻(Chlorella sp.)、衣藻(Chlamydomonas sp.)等;常见硅藻有舟形藻(Navicula sp.)、尖针杆藻(Synedra acus)等.养殖早期3门9种,蓝藻门与裸藻门的微藻未检查到,且浮游微藻细胞数量为0.8×10⁷cells·L^-1,香浓多样性指数平均为0.445.养殖后期4门12种,多甲藻未出现了,浮游微藻细胞数量为1.5×10⁷ cells·L^-1,香浓多样性指数平均为0.375.浮游藻类多样性指数总体表现为养殖前期高后期低的特征.     

微藻生物技术新进展

微藻生物技术是较新的生物技术领域之一。藻的生物技术本质上与农业相同,即利用光合成机制生产生物量,用作食物、饲料、化学药品和能源。 培养微藻作生物量的主要优点为: 1.藻是很有效的生物系统,是以太阳能通过光合成生产有机化合物的。     

活体微藻吸附水体中Cd2+的性能特征

【目的】藻类对重金属吸附和吸收是重金属进入食物链的重要渠道之一。研究活体微藻对水体中Cd~(2+)的吸附性能和吸附机理,旨在为Cd~(2+)等重金属离子进入水体后的去向及去除提供理论依据。【方法】选取地表水普遍存在的4种微藻:钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)作为试验材料,通过室内模拟实验,利用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)3种等温吸附模型,研究4种活体微藻对Cd~(2+)的吸附规律及吸附参数。【结果】4种微藻对水体Cd~(2+)吸附均可以用Langmuir、Freundlich和D-R模型描述,其中用Langmuir模型拟合钝顶螺旋藻、Freundlich模型拟合小球衣藻、D-R模型拟合铜绿微囊藻和四尾栅藻的吸附效果最佳。四尾栅藻对Cd~(2+)的吸附量最高,而钝顶螺旋藻对Cd~(2+)的吸附量最低,但与Cd~(2+)的亲和力最强,4种微藻吸附Cd~(2+)主要是以离子代换为主的化学吸附。【结论】微藻对Cd~(2+)均有较强的吸附能力,会引起以微藻为食的水生动物Cd~(2+)富集;微藻也是去除水体Cd~(2+)的潜在吸附剂原料。     

菌藻共生提高小球藻生物量和产油率

微藻规模化养殖常伴随着细菌的影响,存在于微藻藻际的细菌对微藻生长的影响及藻菌共生的机理尚缺乏深入研究。为建立有益的菌藻共生体系和提高微藻生物质产量,以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,分离藻际微环境的菌群,并运用16S rDNA测序进行鉴定。通过藻菌(1∶1)共培养筛选优势促生菌。人工构建不同比例的菌藻共培养体系,分析优势促生菌对微藻生长和生物质产量的影响。结果显示,从埃氏小球藻藻株SXND-25藻际分离到6个菌种,属于菠萝泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鹑鸡肠球菌属(Enterococcus gallinarum)和大肠杆菌属(Escherichia coli)四个菌属。其中假单胞菌(Pseudomonas)和菠萝泛菌(Pantoea)为优势促生菌。与其他不同比例菌藻共培养相比,埃氏小球藻与菠萝泛菌1∶5共培养的促生效果突出,埃氏小球藻在第8天生物量达5.86 g/L,藻细胞含油量为26.88%,总油脂产量为1.575 g/L且单不饱和脂肪酸(MUFA)高达554-564mg/L。另一优异组合为埃氏小球藻与假单胞菌1∶1共培养,埃氏小球藻第8天生物量为4.12 g/L,藻细胞含油量达29.50%,总油脂产量提高到1.215 g/L,但MUFA含量低(168-175 mg/L)。研究表明在埃氏小球藻培养过程中,适量添加促生菌,可同时提高埃氏小球藻生物质和油脂产量,这为探究藻菌互作效应以及有益藻菌共生体系应用于微藻规模化生产提供参考依据。