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]。     

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。     

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。     

小球藻的优化培养及胞内多糖的提取

小球藻细胞中所含有的多糖和糖蛋白等活性物质具有明显的抗肿瘤,抗病毒感染及增强机体免疫力等作用。首先考察了几个重要的环境因素对小球藻生长及胞内多糖含量的影响。确定了优化的环境条件为：光照17h,培养温度15℃,营养盐KNO3浓度为2mmol/L。在此优化条件下,大批量培养小球藻至平衡期,离心收集藻细胞,再经过冻融与超声波破碎,三氯乙酸沉淀蛋白质,最后通过SephadexG-75凝胶柱分离得到了两种分子量不同的多糖,并结合醋酸纤维素膜电泳证明了同样的结论。     

小球藻应用研究动态

小球藻(Chlorella)是一类普生性单细胞绿藻,种类繁多。它们能适应于不同的生长环境,在人工培养基中生长良好,除能利用光能自养外,还可以异养培养。小球藻富含多种有用成分,在特定条件下,其代谢途径改变,积累的产物也不同。因此,长期以来,小球藻不仅是生物学研究中优良的实验材料,而且是引入注目的开发利用的对象。在日、苏、美、英、东欧、以色列和我国台湾省都在进行这方面的研究,尤其日本更为活跃。本文简要介绍近几年来国外有关小球藻应用研究的一些情况,目的在于交流信息,促近我国小球藻资源的开发利用,为经济建设服务。     

小球藻的营养及药用价值

微藻因具有丰富的营养价值和产油能力,因而已被广泛研究。小球藻属于单细胞绿藻,分布广泛,种类多达十余种,在食品、医药、饲料、能源和环保等多个领域具有广泛的应用价值。小球藻不仅可以光自养生长,还可以利用有机碳源进行异养生长。小球藻细胞壁坚厚,胞内含有丰富的蛋白质、必需氨基酸、多糖、色素、脂肪酸,并富含多种维生素,以及铁、钙、锌、钾等矿物元素,具有全面而均衡的营养价值。小球藻属中的蛋白核小球藻已被我国卫生部列为新资源食品。小球藻特有的促生长因子（CGF）具有提高免疫力、抗肿瘤等多种特殊功效,近年来研究证明小球藻在临床上可作为治疗多种疾病的辅助药物,被认为是绿色天然的营养保健食品。本文从小球藻的生物学特性、营养价值、药理和保健作用等方面进行了论述。     

小球藻诱变选育及池塘水体净化效能研究

采用N＋束注入、甲基磺酸乙酯二步诱导法对蛋白核小球藻分步进行诱变,筛选出使蛋白核小球藻定向变异藻株,得到了最佳培养条件。常规生化分析结果表明,诱变后得到的小球藻新品种的蛋白质含量最高提高27．23％;     

不同来源小球藻对岩溶水Ca2+、HCO3-利用的初步研究

以外源小球藻和岩溶区筛选出的土著小球藻为研究对象, 在封闭体系中比较研究了两种不同来源小球藻对典型岩溶水中Ca2+、HCO3-的利用、藻细胞数量与其对Ca2+、HCO3-的利用率的关系和体系pH的变化。结果表明, 土著小球藻利用Ca2+、HCO3-的能力强于外源小球藻, 但外源小球藻对Ca2+的利用量高于土著小球藻, 而二者对HCO3-的利用量相同, 并且外源小球藻能够以胞外CaCO3形式产生沉淀, 而土著藻则不能形成沉淀。其次两体系中pH的变化显示, 两种小球藻光合作用都是先以水体中CO2为光合作用碳源, 然后利用HCO3-。外源小球藻能将岩溶水中29.648%的HCO3-吸收, 而土著藻能将40.625%的HCO3-通过其在食物链中的初级生产地位将岩溶碳汇转化进入到生态系统, 表现为净碳汇效应。       

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。     

pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合作用、生长和产油的影响

以一种生长快、油脂含量高的小球藻(Chlorella sp. XQ-200419)为实验材料, 利用测定净光合放氧速率的方法研究了pH对其光合作用的影响; 使用改良的BG-11培养基在微藻环形培养池模拟系统中进行分批培养, 培养周期为8d, 培养过程中使用 pH控制仪在线监测藻液的pH, 根据pH变化, 自动接通、关闭CO2通气管道, 将藻液pH分别控制在5.06.0, 7.08.0, 8.09.0, 9.010.0, 10.011.0内, 研究pH对生长速率、生物质面积产率、总脂含量和总脂面积产率的影响。主要结果如下: 藻液pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率都有显著影响, 适宜的pH范围是7.09.0, 在此范围内, 光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率均保持较高水平, 且pH的影响不显著; pH低于7.0, 高于9.0, 其光合放氧、生长速率、生物质产率、总脂含量和产率都显著降低。这表明pH对小球藻Chlorella sp. XQ-200419光合作用的影响和对生长、产油的影响是一致的。pH 7.08.0, 小球藻的生物质平均面积产率和总脂平均面积产率都达到最大值, 分别是8.9 g/(m2d)和2269.5 mg/(m2d); 当藻液pH超过10.0, 生物质平均面积产率和总脂平均面积产率分别降低42.1%和60.0%。适合于小球藻生长的pH也有利于其积累油脂, 所以, pH对小球藻产油的影响是一种适宜模式, 而非胁迫模式。规模化培养小球藻Chlorella sp. XQ-200419, 通过补充CO2将藻液pH控制在7.09.0内, 可以获得高生物质产率和总脂产率。研究结果反映出pH对小球藻光合作用、生长和产油影响的规律, 也为规模化培养小球藻生产微藻油脂过程中合理控制藻液pH提供了依据。       

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。     

生物技术研究引领中国微藻产业发展的六十年:回顾与展望

微藻是单细胞放氧光合作用微生物.据记载,早在1500年前的晋代,中国人就有食用微藻的传统,并尝试将其作为中药治疗疾病. 1959～1962年的三年困难时期,党和国家鼓励科学家开展小球藻替代粮食的研究,微藻生物技术开始得到发展. 20世纪80年代的"把螺旋藻作为全民蛋白质的补充"国家战略,为微藻生物技术的进步注入了创新活力.随着藻种选育技术、跑道式和管道式反应器的进步,以及微藻培养方式的根本性创新,我国的螺旋藻、小球藻、雨生红球藻和裸藻生物量接连取得根本性的突破,中国成为世界最大的微藻生产国.我国微藻生物技术研究将在引领产业降低生产成本、提高生产规模和效益的同时,引导建立微藻精准应用及环境治理的生物经济新模式.     

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。     

植物激素IBA与6-BA对摇瓶分批流加异养培养小球藻的生长及化学组成的影响

研究了植物激素IBA与6-BA对摇瓶分批流加异养培养小球藻的生长及化学组成的影响。结果表明,IBA与6-BA处理摇瓶分批流加异养培养的小球藻,促进了小球藻的生长,提高了小球藻的生物量(15．0％)与对糖转化率(14．8％),同时也提高了小球藻的蛋白质含量(16．3％)。氨基酸分析结果表明,IBA与6-BA能提高摇瓶分批流加异养培养的小球藻的α-氨基酸含量(含量达31．2％,而对照的仅26．0％),增加必需氨基酸的含量及比例,尤其两种重要α-氨基酸Arg和Lys的含量分别提高达22．9％和30．1％,强化了异养小球藻的营养价值。IBA与6-BA能提高摇瓶分批流加异养培养的小球藻叶绿素及类胡萝卜素含量。培养工艺研究与化学组成分析将为植物激素应用于小球藻的异养培养奠定基础。     

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)。     

食用油脂的新来源

人类传统的食用油有两种,一是植物油;二是动物油.有没有其它途径获得食用油呢?答案是肯定的.许多低等植物和微生物都能合成油脂.小球藻能利用无机盐类、水、空气中的二氧化碳,通过光合作用合成碳水化合物,再进一步转化成脂肪.小球藻(干物质)含油量为20-26%,而大豆的含油量只有12-25%,油菜籽为25-28%,花生为40-61%.如果利用500平方米的面积培养小球藻,在6个月内可获得100公斤脂肪.用同样面积种油料作     

小球藻生物技术研究应用现状及展望

本文概述了小球藻的培养技术和小球藻生物活性物质、小球藻天然药物及其它小球藻天然产物的开发利用现状,介绍了小球藻基因工程和利用生物技术将小球藻作为能源开发以及利用小球藻生物技术治理环境污染的最新进展,并对小球藻生物技术的研究应用提出了展望。     

小球藻生物技术研究应用现状及展望

本文概述了小球藻的培养技术和小球藻生物活性物质、小球藻天然药物及其它小球藻天然产物的开发利用现状。     

小球藻去除水产加工废水中氨态氮的初步研究

目的：确定小球藻去除水产行业加工废水中氨态氮的优化环境条件,为利用小球藻处理此类废水的规模化发展提供基础的实验数据。方法：在静止摇瓶培养方式下,逐一改变废水与小球藻培养液的混合体系的初始pH、温度或光照强度等条件,定时测定体系的氨态氮含量,并根据其随培养时间的变化确定优化环境条件。结果：当小球藻藻液的初始浓度为1×10~6个/mL左右,且小球藻培养液与水产加工废水的配比为3：2时,小球藻去除氨态氮的优化环境条件为：初始pH 7．5、培养温度25℃、光照时间12h/d,光强5300k,此时氨态氮的去除率达到77%。结论：实验条件下小球藻能够较好地去除水产加工废水中的氨态氮,为小球藻规模化处理此类废水提供了基础数据。     

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。