固定化小球藻产氧及光合速率的研究

通过对固定化小球藻产氧及光合速率的研究,进一步解决水产养殖水体溶解氧不足的问题,为生物增氧技术投入使用奠定基础.固定化具有较高的生物量及生物活性,在研究中被广泛使用.运用固定化技术对固定化小球藻产氧及光合速率进行了研究,结果表明,固定化小球藻具有较好的生物量及生物活性,海藻酸钠+羧甲基纤维素钠+硅藻土作为固定化基质有利...     

海藻酸钙凝胶包埋法制备固定化小球藻

采用海藻酸钙凝胶包埋法对普通小球藻进行固定化,考察了海藻酸钠浓度、Ca Cl2浓度、胶球直径和胶球培养密度对固定化小球藻生长的影响,比较了游离和固定化小球藻细胞的生长特性,并测试了固定化小球藻的连续培养性能。结果表明,小球藻适宜的固定化条件为:海藻酸钠浓度2%(W/V)、Ca Cl2浓度1.5%(W/V)、凝胶球直径3 mm、凝胶球培养密度200粒/100 m L;与游离态小球藻相比,固定化小球藻的生长周期较长,在对数期后期和稳定期的生长态势优于游离态细胞,并可实现重复循环利用;连续培养实验显示,在优化条件下制备的固定化小球藻可连续使用200 h左右,有望用于生物催化和生物转化中的连续反应体系。     

谷氨酸对异养培养小球藻生长的影响

在不添加其他氮源的小球藻异养培养基中,谷氨酸可促进小球藻的生长,但基本不增加叶绿素的合成;在以铵盐为氮源时,谷氨酸可明显促进小球藻对铵盐的利用,促进小球藻生物量增加和叶绿素合成;在以硝酸盐为氮源时,谷氨酸可增加小球藻的生物量,对叶绿素含量无明显影响。     

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%。     

限氮培养对小球藻水分含量和叶绿素荧光参数的影响

限氮培养是提高小球藻油脂含量的一种方法,本研究探讨了小球藻限氮培养过程中藻细胞的生物量、水分含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明:在限氮培养条件下,小球藻藻细胞的生物量和水分含量分别下降了18%和7%;藻细胞的最大光能转化效率(Fv/Fm),表观量子效率(α)和最大光合电子传递速率(rETRmax)在整个限氮培养过程中均快速下降,到培养末期下降至接近于0,显著低于对照;半饱和光强(Ek)在对数期迅速下降,到稳定期后显著上升;最小荧光(F0)在整个限氮培养过程中显著上升。可见,限氮培养显著影响了小球藻细胞光系统Ⅱ的结构和功能。     

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。     

氮源对C.vulgaris油脂积累的影响

实验室条件下,考察了在发酵过程中不同氮源对小球藻的生物量和油脂积累的影响,确定了小球藻的最佳氮源;并对比分析了含氮培养与缺氮培养的生物量、油脂含量、氮消耗量、生物量氮消耗比率和油脂氮消耗比率的不同。结果表明:小球藻在1.6 g/L Na NO3时获得最大生物量,为562.2 mg/L,在0.8 g/L Na NO3时获得最大相对油脂含量为12.01%;以油脂含量为考察指标时,培养小球藻的最佳氮源为0.8 g/L Na NO3;缺氮培养时,最大油脂含量为13.49%,比含氮培养高约15%;含氮培养时,最高生物量为626.3 mg/L,比缺氮培养高约1.9倍。氮源对生物量,相对油脂含量,生物量氮消耗比率和油脂氮消耗比率具有明显的影响。藉此,提出了通过改变培养方式,达到调控小球藻细胞内生理代谢组分的可行性。     

作物秸秆水解条件优化及其对小球藻培养的影响

以小麦、玉米、谷子秸秆为原料，使用碱性双氧水对其进行预处理后再添加纤维素酶和木聚糖酶进行水解，以水解液中总糖含量为指标，评估水解效果并进行条件优化。将3种作物秸秆水解液作为有机碳源，探究其用于培养小球藻的效果。结果表明：3种作物秸秆最佳水解条件为固液比1∶15、温度30℃、处理时间12 h。在此条件下，玉米、谷子和小麦秸秆水解液总糖含量分别达1.677、1.412和1.211 g·L^-1。采用3种作物秸秆水解液培养小球藻，可显著提高小球藻的生物量和油脂含量。其中，玉米秸秆水解液效果最佳，小球藻生物量和油脂含量分别达到1.801 g·L^-1和30.1%。表明利用作物秸秆水解液为碳源，可显著提高小球藻的生物量并促进油脂富集。研究结果为秸秆木质纤维素原料的高效转化利用奠定了基础，为农业废弃物资源化利用提供了新思路，也为利用秸秆水解液高效培养小球藻提供了理论依据。     

镉对固定化小球藻除磷效果的影响

采用人工配制污水进行静态模拟实验,研究了镉对被海藻酸钙凝胶包埋固定的小球藻去除磷能力的影响.结果表明:在各光照及pH条件下,镉对固定化小球藻吸收磷的效果随着实验时间的推移而变化,在实验的第一天时影响最大;总体而言,镉抑制了固定化小球藻的除磷能力,但在某些条件下镉反而提高了藻对磷的吸收;固定化处理减弱了镉对小球藻除磷能力的影响.具体的光照、pH值与镉的影响效果的关系尚待进一步探讨.     

氯化钠处理对原壳小球藻生长及油脂积累的影响

采用Basal培养基,通过光学显微镜、电子显微镜、激光共聚焦显微镜以及尼罗红染色定量等方法研究了不同浓度氯化钠(0、150、300、600 mmol/L)对小球藻属原壳小球藻的生长状态、脂滴分布、总脂含量的影响。结果表明,添加不同浓度的氯化钠对原壳小球藻的生长有明显的影响,随着氯化钠浓度的增加,小球藻的生长速度受到明显的抑制,600 mmol/L氯化钠处理时生长几乎完全被抑制。在显微镜下观察,可见氯化钠浓度的增加会导致小球藻聚集成团,这种现象在150 mmol/L和300 mmol/L氯化钠培养下比较明显;通过电子显微镜下观察,可以发现培养初期,随着氯化钠浓度的增加,小球藻细胞壁增厚,脂滴增多。通过尼罗红染色对脂含量进行定量,处理初期脂滴的合成量在600 mmol/L时最高,但到后期,随着藻生物量的增加,150 mmol/L和300 mmol/L处理下脂合成量逐渐升高,而对照小球藻脂合成量基本不变。稳定期后,从生物量(干重)和脂总量来看,300 mmol/L氯化钠培养处理的小球藻虽然生物量只有对照的73.55%,但是总脂含量却是对照的2.22倍,可见一定浓度的氯化钠处理一定时间可显著提高原壳小球藻的油脂含量。     

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。     

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。     

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。     

三种淡水藻类对萼花臂尾轮虫培养效果的比较

在28℃下,采用群体累积培养法,探讨了不同浓度的蛋白核小球藻（Chlorella pyrenodeosa）、水华鱼腥藻（Anabaena flas-aquae）和沙角衣藻（Chlamyclomoras sajao）,以及在等生物量条件下,以上3种藻类两两配比饵料（3：1、1：1和1：3）对萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）的培养效果。结果表明,不同浓度的蛋白核小球藻、水华鱼腥藻和沙角衣藻对萼花臂尾轮虫增殖效果的影响分别表现为差异极显著（P〈0．01）、显著（P〈0．05）和不显著（P〉0．05）;蛋白核小球藻与水华鱼腥藻组成的混合饵料对萼花臂尾轮虫的增殖效果均优于其中的单一种类（P〈0．05）;沙角衣藻无论是单独投喂,还是与其它藻类混合投喂,轮虫的培养效果均不理想。因此,该种类不宜用作轮虫饵料开发。该研究还表明,蛋白核小球藻是培养萼花臂尾轮虫的最适单一种类,它与水华鱼腥藻组成的混合饵料培养萼花臂尾轮虫效果更好。     

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。     

绿色木霉对小球藻细胞壁的酶解作用

【目的】探讨绿色木霉分泌液能否分解小球藻细胞壁。【方法】用海藻酸钠和氯化钙固定绿色木霉,游离绿色木霉和固定化绿色木霉分别培养一段时间,离心培养液,用分光光度计法检测上清液中纤维素酶活性。在上清液中加入浓缩的小球藻悬浮液,用显微镜计数细胞壁破碎的小球藻。【结果】绿色木霉能同时分泌内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及β-1,4葡萄糖苷酶3种纤维素酶,其中外切葡聚糖酶活性最高。固定化绿色木霉反复使用5次后,分泌的纤维素酶活性能保持到初次的67.4%。市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉初次及第5次分解小球藻细胞壁的效率分别为47.3%、86.5%、81.5%、52.1%。【结论】市售纤维素酶、游离绿色木霉、固定化绿色木霉都能分解小球藻细胞壁,其中固定化绿色木霉因可重复使用,具有潜在的应用前景。     

乙酸钠调控小球藻生长及代谢产物

【背景】小球藻是一种单细胞绿藻,在不同培养条件下可积累高附加值的代谢产物,这些产物可用于生产生物燃料、食品、保健品、药品等。然而这些代谢产物在藻细胞中的生产率较低且很难通过经济可行的方法将其分离,这使其工业化规模生产受到限制。【目的】研究乙酸钠对小球藻生物量的影响,并分析其对小球藻代谢产物的调控作用。【方法】通过在小球藻培养液中添加不同浓度的乙酸钠(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g/L),研究其调控小球藻生长和代谢的作用机理。【结果】在添加3.0 g/L乙酸钠的培养液中,小球藻的生物量是对照组的5.2倍,尽管藻细胞中蛋白质含量无明显变化,但油脂和类胡萝卜素含量是对照组的2.4倍和1.2倍,多糖和叶绿素a含量却仅为对照组的54.6%和54.4%。【结论】乙酸钠不仅会影响藻细胞的生长,还会调控其代谢过程,这为深入探索乙酸钠在调控小球藻生长及代谢过程的作用机制提供了理论基础和技术资料。     

热带普通小球藻培养模式的筛选及其培养基的优化

【背景】从海南热带海区中分离得到一株微藻,其生长速度快、适应力强,经鉴定该微藻为普通小球藻。【目的】提高热带普通小球藻的生长速率。【方法】以"宁波大学3#微藻培养液配方"为基础培养液,分别添加有机碳(C6H12O6和CH3COONa)对热带普通小球藻进行自养、兼养及异养培养,获得促进热带普通小球藻快速生长的培养方式。在"宁波大学3#微藻培养液配方"的基础上对热带普通小球藻的兼养培养基配方进行优化,并用优化兼养培养基与"宁波大学3#微藻培养基"对比培养热带普通小球藻。【结果】添加6 g/L CH3COONa的兼养模式促进热带普通小球藻生长效果最好;优化的兼养培养基配方为:6 g/L CH3COONa,20 mg/L(NH4)2SO4-N,5 mg/L Na H2PO4-P,3 mg/L Fe SO4-Fe,1 mg/L Vitamin B1和0.000 5 mg/L Vitamin B12。对比培养实验结果显示,培养第6天,兼养培养液收获的生物量(细胞密度)达4.20×107 cells/m L,是"宁波大学3#配方微藻培养液"的2.30倍。【结论】兼养培养模式为热带普通小球藻的最佳培养模式,优化的兼养培养基极显著地提高了热带普通小球藻的生物量(P0.01)。     

氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响

以生长快、可除污的埃氏小球藻株系SXND-25为试材,研究不同氮浓度培养条件对其生物量和油脂产量的影响,以期建立优化培养体系利用该株小球藻生产优质生物燃油。以硝酸钠为氮源、BG11培养基中的氮浓度为基准(1.5 g/L),设置氮浓度梯度对小球藻进行培养。通过光密度测定、尼罗红染色、转酯化法抽提油脂和GC分析,对小球藻生物量、油脂含量及脂肪酸组分进行分析。结果显示,培养8 d时,在氮浓度为1.5 g/L时,生物量达到最大,干重为3.4 g/L,而油脂含量仅为28.24%,油脂产量为0.96 g/L;在氮浓度为0 g/L时生物量最小,干重为0.49 g/L,而油脂含量最高,为44.57%,油脂产量为0.22 g/L;在氮浓度为0.75 g/L时,干重为3.2 g/L,油脂含量为40.36%,油脂产量最高为1.3 g/L,是标准氮浓度下油脂产量的1.4倍。0.75 g/L氮浓度下连续培养8 d,藻油脂肪酸组成更适于制取优质生物柴油。综合生物量、油脂含量及脂肪酸组成等指标,确定0.75 g/L氮浓度为该埃氏小球藻株系规模化培养以生产优质生物燃油的优化参数。     

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。