蛋白核小球藻发酵产油脂的研究

从5种不同来源的小球藻中筛选到1株油脂产量较高的蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa No.2。研究了培养基组成及培养条件对其细胞生长和油脂积累的影响。结果表明, 最适培养基组成为(g/L)：葡萄糖 20, 甘氨酸 0.08, MgSO4·7H2O 0.4, K2HPO4 1.0, FeSO4·7H2O 0.004; 适宜的培养温度、初始pH、摇床转速和光照强度分别为28℃、6.0、130 r/min和 650 Lux。在上述优化条件下培养7 d, Chlorella pyrenoidosa No.2的生物量和油脂含量分别由优化前的3.73 g/L 和 40.15%提高到6.56 g/L和59.90%, 油脂产量提高了162%。Chlorella pyrenoidosa No.2能以木糖为碳源产油脂, 可望用于以木质纤维素等可再生生物质资源为原料生产油脂。气相色谱分析表明该油脂的脂肪酸组成与植物油相似, 不饱和脂肪酸含量达71％左右, 可作为生产生物柴油的原料。     

小球藻生产生物柴油的研究

<正>生物柴油是一种以动植物油脂为原料制备、可替代化石柴油的绿色新能源。然而,以动植物油脂为原料的生物柴油其原料成本占总生产成本的75%左右,并且消耗大量可食用的植物油脂;以餐饮废弃油脂为原料虽然可有效降低生产成本,但原料来源有限,难以满足大规模生产的需要,且产品的质量难以保证。微藻是一类单细胞藻类,其在特定的条件下可大量积累油脂,而且藻油具有与一般植物油脂类似的脂肪酸结构,因此被认为是一种具有巨大潜力的新型生物柴油油脂原料[1]。     

硫和pH对蛋白核小球藻光照产氢的影响

在有无硫及pH5.0-8.0下对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光照产氢的影响进行了研究。结果表明,在持续光照(165μmolm-2s-1)条件下,从有硫培养液(TAP培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻在pH6.0-7.0时生长最佳,生长旺盛易形成暂时的无氧环境而利于藻产氢。最高的产氢速率和总产氢量出现在pH7.0,分别是0.10mlmg-1chlh-1和1.39ml。从无硫培养液(TAP-S培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻生长明显受抑制,形成的无氧环境持久,故产氢持久,总产氢量比有硫培养液内高。蛋白核小球藻在pH5.5培养液内的Fv/Fm值后期高于其他4种pH值的,表明潜在的PSII光化学效率高,在光照条件下产氢电子主要来源于PSII,故pH5.5的无硫培养液内藻的产氢速率和总产氢量最大,分别是0.58mlmg-1chlh-1和10.98ml。说明pH为5.5的无硫培养液是蛋白核小球藻产氢的最佳条件。     

利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究

以毕赤酵母发酵废液为水源并提供部分C源和N、P,在500 mL摇瓶中,比较了发酵废液培养基与SE基础培养基对原始小球藻的生长影响,并通过单因素和正交优化发酵废液培养基。结果表明,发酵废液培养基适合于原始小球藻的培养。利用发酵废液培养小球藻,在添加葡萄糖0.05 mol/L,硝酸钠0.01 mol/L,磷酸二氢钾0.003 mol/L,海绿素浓度300μL/L,培养7 d后最高生物量达6.56 g/L,油脂含量达33.68%,两者均高于SE基础培养基。油脂的脂肪酸组成分析表明,废液培养基培养下小球藻油脂的脂肪酸组成主要是C16∶0(25.12%)、C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、C18∶2(6.78%)、C18∶3(8.58%),而SE培养基培养的小球藻油脂脂肪酸组成主要是C16∶0(24.56%)、C18∶0(20.36%)、C18∶1(16.66%)、C18∶2(14.32%)、C18∶3(30.98%),两种培养基培养所得藻油脂肪酸组成虽相差较大,但均适合作为生物柴油的原料。     

圆红冬孢酵母发酵菊芋块茎产油脂的研究

研究了圆红冬孢酵母Y4发酵菊芋块茎,菊芋品种及其处理方法对发酵产油的影响。结果表明,菊芋浸提汁、酸水解液或菊芋浆均可直接被圆红冬孢酵母Y4利用,发酵积累油脂,但白皮菊芋比紫皮菊芋更有利于油脂发酵。发酵菊芋浸提汁或酸水解液时,无需添加外源营养物,干菌体油脂含量可达到40%（w/w）;发酵菊芋浆时,白皮菊芋转化率达到12.1 g油/100 g去皮干菊芋。菊芋油脂发酵产品主要以16碳和18碳系脂肪酸为主,与常规植物油的脂肪酸组成相似,可作为制备生物柴油的新型替代原料。     

绞股蓝提取液对蛋白核小球藻的化感效应及影响机理研究

以中草药植物绞股蓝[Gynostemma pentaphyllum(Thunb.) Makino]为化感供体材料,研究其不同浓度的提取液(0、5、10、25、50 g/L)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidesa)生长及生理生化特征的化感效应。结果表明:(1)绞股蓝提取液对蛋白核小球藻生长均具有抑制作用,其抑制作用随提取液质量浓度增大和培养时间延长均呈增强趋势,且25 g/L绞股蓝提取液培养15 d时的抑制率达到最大(79.41%)。(2)各浓度绞股蓝处理组蛋白核小球藻细胞内的叶绿素a含量均低于对照组,且随着提取液浓度升高以及处理时间延长叶绿素a含量较对照的降低量越多,表明蛋白核小球藻光合作用受到的影响也越大。(3)绞股蓝处理组蛋白核小球藻细胞的膜透性(吸光度OD_(264))显著高于对照,且膜透性随着提取液浓度增大而增强;高浓度提取液处理下,藻细胞内部的可溶性蛋白质(OD_(280))及核酸(OD_(260))含量均显著高于对照,且随着处理时间延长,细胞膜透性增大,细胞内部的可溶性蛋白质及核酸向胞外渗透增多。研究发现,绞股蓝提取液能够抑制蛋白核小球藻生长,并随着提取液质量浓度增大而增强;绞股蓝提取液能促进藻细胞叶绿素分解、增加细胞膜透性,引起可溶性蛋白质和核酸向胞外渗透量升高,导致藻细胞结构受损,代谢功能紊乱,从而达到化感抑制作用。     

氮、锰、硫缺乏对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa光合产氢及其生长的影响

本实验通过研究缺氮、缺锰和缺硫对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa产氢的影响,发现缺氮、缺锰及缺硫条件下该藻均能产氢,但在缺氮条件下产氢量最高,约为88.613μL H2/mgChla,分别是对照组、缺锰和缺硫实验组产氢量的4.61倍、1.92倍和3.63倍。通过对光合、呼吸及生长的比较研究,发现缺锰对该藻光合、呼吸及生长的影响要小于缺氮和缺硫;与正常培养条件相比,缺锰、缺硫抑制藻细胞的光合放氧和生长,对呼吸影响小,而缺氮不仅最大程度抑制光合放氧和生长,同时使呼吸作用增强,这为进一步优化该藻产氢条件及研究其产氢机制提供了线索。     

圆红冬孢酵母菌发酵产油脂培养基及发酵条件的优化研究

采用均匀设计和单因子试验法,系统考察了圆红冬孢酵母菌(Rhodosporidiumtoruloides)在不同碳氮比条件下产油发酵情况以及添加无机盐对产油发酵的影响,通过均匀设计软件对二次多项回归方程求解及单因素分析得知在培养基组成分别为葡萄糖70g/L,硫酸铵0.1g/L,酵母粉0.75g/L,磷酸二氢钾0.4g/L,七水硫酸镁1.5g/L,初始pH6.0,在灭菌(121℃15min)后添加ZnSO41.91×10-6mmol/L、CaCl21.50mmol/L、MnCl21.22×10-4mmol/L、CuSO41.00×10-4mmol/L。发酵摇瓶装液量为250mL三角瓶装培养基50mL,接种量为10%(种龄28h)。在上述条件下,30℃振荡(200r/min)培养120h,所得菌体油脂含量高达76.1%,脂肪得率系数可达22.7。     

高产油脂酵母菌选育及摇瓶发酵条件的研究

经紫外线和ＥＭＳ复合诱变选育出一株高产油脂的优良酵母菌株,命名为Ｌｉｐｏｍｙｃｅｓ．Ｓｔａｒｋｅｙｉ　ＨＬ。通过摇瓶培养,对各项与菌体产油脂相关的因素作了单因子实验,确定了摇瓶发酵培养的最佳产油脂条件：碳源,废糖液１６５．７ｍｌ／Ｌ;氮源,硫酸铵１．０８ｇ／Ｌ;Ｃ／Ｎ：６１：１;培养温度为２８℃;接种量１０％;发酵时间９６ｈ; ｐＨ５．０。最后可得油脂产量 ５．９ｇ／Ｌ;菌体生物量 １１．０ｇ／Ｌ;油脂含量 ５３．６％。对菌体内油脂组成进行了气相色谱与质谱分析,结果如下：软脂酸３３．２％,棕     

色醇对斯达氏油脂酵母产油能力的影响

研究在发酵培养基中添加色醇对斯达氏油脂酵母发酵的影响.结果表明,在接种后0 h或12 h时添加色醇,能够明显抑制菌体生长和油脂积累;而在培养24 h或36 h添加,能够明显促进菌体生长,并增强菌体对底物利用率.与对照组比较,在36 h添加100 μmol/L色醇,生物量、油脂量和脂肪系数分别增加7.4%、13.9%和14.2%,发酵时间缩短13.3%,明显提高了油脂生产效率.气相色谱分析表明,添加色醇对菌油脂肪酸组成及其相对含量无显著影响.实验结果有助于建立调控油脂发酵的新策略,具有重要的理论和工程应用意义.     

小球藻对U(VI)的生物吸附特性

试验研究了小球藻吸附U(VI)的过程, 探讨了吸附机理、吸附热力学和动力学。考查了pH值、时间、U(VI)的起始浓度和温度等对吸附的影响。研究表明, pH值对小球藻的吸附效果影响较大, 小球藻吸附U(VI)的最佳pH值为6, 最大吸附量为2.7 mg/g, 吸附在5 min内基本达到平衡。小球藻对U(VI)的吸附量与其浓度的正相关; 温度在20℃~30℃时, 对铀的吸附影响不大。实验结果还表明, 吸附过程符合准二级动力学方程, 其相关系数达0.99, 该吸附为多种反应同时作用的复杂过程。U(VI)在小球藻上的吸附行为可以很好地用Langmuir等温方程来描述。     

小球藻对U(VI)的生物吸附特性

试验研究了小球藻吸附U(VI)的过程,探讨了吸附机理、吸附热力学和动力学.考查了pH值、时间、U(VI)的起始浓度和温度等对吸附的影响.研究表明,pH值对小球藻的吸附效果影响较大,小球藻吸附U(VI)的最佳pH值为6,最大吸附量为2.7mg/g,吸附在5min内基本达到平衡.小球藻对U(VI)的吸附量与其浓度的正相关;温度在20℃-30℃时,对铀的吸附影响不大.实验结果还表明,吸附过程符合准二级动力学方程,其相关系数达0.99,该吸附为多种反应同时作用的复杂过程.U(VI)在小球藻上的吸附行为可以很好地用Langmuir等温方程来描述.     

增强UV-B对蛋白核小球藻中NO释放的影响

研究了蛋白核小球藻在增强UV—B辐射下NO信号的产生。结果表明：NO释放量与UV—B的强度相关。在藻类细胞培养液中加入NOS的竞争性抑制剂硝基精氨酸(LNNA),不能抑制NO的释放。加入NO清除剂乙酰半胱氨酸(NAC),能明显减少NO的释放。在无氮和有氮培养基中NO同样的释放。这些结果说明NO生成途径不经过依赖L-精氨酸的NOS和依赖NO3^-和硝酸还原酶,NO的底物不是L-精氨酸和NO3^-在无氮和有氮培养基中同样有NO3^-的形成,NAC减少NO2^-的释放,说明生成了NO2^-有可能是NO释放后生成的。     

棕鞭藻对蛋白核小球藻的摄食及其营养策略

在研究稻草秸秆对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的化感作用时,偶然发现一株对蛋白核小球藻具有强烈的取食作用的鞭毛虫,能有效抑制小球藻的大量繁殖。经形态学观察,该种鞭毛虫具有2片淡黄色色素体,片状、周生;虫体呈球形、椭圆形或卵形,能变形,具2根不等长的鞭毛,从细胞顶部伸出;长鞭毛约为虫体的1.5倍,短鞭毛约为虫体的0.5倍;对蛋白核小球藻的吞噬能力极强,每个虫体可以吞噬3~4个小球藻,虫体大小因吞噬物的多少变化较大。初步确定这种鞭毛虫为棕鞭藻(Ochromonas sp.)。在SE、稻草以及麦粒3种培养基中的种群生长表明,这种棕鞭藻在麦粒培养基最易培养,生长速度最快。结果表明,这种棕鞭藻为混合营养类型,但以吞噬营养为主。     

药用植物浸提液抑制蛋白核小球藻生长的化感效应

研究了11种药用植物浸提液对水华藻种蛋白核小球藻的影响,结果显示:黄连、重楼、贯众、防己4种药用植物的浸提液均有抑藻效应。当药用植物浸提液的相对浓度为1g/L处理时,其半抑制效应时间LT50的排序为:防己重楼黄连贯众。进一步研究防己的相对浓度梯度抑藻效应,结果表明:在相对浓度为2g/L时,实验3d后的藻细胞几乎全部死亡;防己的抑藻效应受贮藏时间和贮藏温度的影响不显著。在所研究的药用植物中,防己的抑藻效果最好,在抑藻方面有较大应用前景,其它3种药用植物对轻度藻类爆发的控制也有潜在应用价值。     

蛋白核小球藻脂溶性化合物的抑菌活性及成分分析

利用纸片法对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa Chick.）脂溶性化合物的粗脂以及经硅胶柱层析分离后的不同组分进行了抑菌实验。结果表明,蛋白核小球藻的粗脂有极强的抑菌活性,其石油醚洗脱组分占总脂的63.9％,抑菌活性最弱;乙醇洗脱级分占总脂的32.2％,抑菌活性最强;苯洗脱组分只占总脂的3.9％,对玉米大斑病菌（Helminthosporium turcicum Pass）有极强的抑制活性。各洗脱组分及粗脂对革兰氏阴性菌均我抑制活性。成分分析结果表明,石油醚洗脱组分以烷烃类化合物为主,其中1-十九烯经烃含量最高;苯洗脱组分以6,10,14-三甲基-2-十五酮、十六碳酮和2-十一烷酮这3种酮类化合物为主;而乙醇洗脱组分含有大量的脂肪酸,其中γ-亚麻酸含量最高（56.673％）。蛋白核小球藻脂溶怀化合物的抑菌活性是其各种化学成分相互综合作用的结果。     

玻璃管道光合生物反应器中小球藻大规模培养的研究

设计并装置容积1000L玻璃管道光合生物反应器进行小球藻大规模中试培养研究。当停留时间为3d．收获培养物总体积的1／3时。可建立稳定的连续培养系统,使小球藻的平均密度保持干重3g／L,最大生长量为干重0．605g／L·d,平均生长量为干重O．375g／L·d。所设计的光合反应器是稳定的．研究建立的培养技术具有推广应用前景。     

蛋白核小球藻粉中氨基酸含量及饲用价值分析

测定了蛋白核小球藻粉的蛋白质含量及18种氨基酸组分,用氨基酸分(AAS)、必需氨基酸指数(EAAI)等指标对蛋白核小球藻粉氨基酸营养进行评价。结果表明：蛋白核小球藻粉粗蛋白和必需氨基酸含量高,是一种优良的饲料蛋白源。