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《中国海洋大学》 2010年
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培养条件对海水小球藻生长及油脂积累的影响

江怀真  
【摘要】:微藻生长迅速,光合效率高,环境适应力强,能把光合作用产物转化成油贮藏起来,同时具有不与粮争地的优点,是目前最具发展潜力的生物柴油原料,其生物质产量和细胞内油脂含量受培养条件的严格调控。为优化含油微藻培养工艺及进行代谢调控,提高微藻油脂产量,本文以实验室筛选的海水小球藻(Chlorella sp.)为原料,研究培养基组成、通气情况、培养模式对其生长和油脂积累的影响,以期为规模培养工艺的确定提供依据。 论文首先通过对尼罗红染色法快速检测小球藻中性脂相对含量测量条件的优化,建立了适合海水小球藻(Chlorella sp.)细胞内中性脂的测定方法。确定的Nile red快速检测小球藻中性脂的条件为:激发波长为527nm,发射波长为569nm,在4℃冰浴染色90s后测定荧光强度,反应体系中,细胞密度控制在OD540:0.20-0.30,DMSO添加浓度为5%。发展了尼罗红染色荧光显示技术,利用该方法在荧光显微镜下观察小球藻细胞内油滴的形成过程。 培养基初始氮、磷浓度与小球藻的生长和油脂积累关系密切。N、P为小球藻的生长所必须,在普通的摇瓶培养条件下,提高N、P浓度并不能明显地促进细胞的生长,普通的f/2培养基营养组分已经足够满足小球藻细胞生长所需,但是当对培养体系通入CO2的混合气时,高N、P浓度的BG11-S培养基明显比f/2培养基能获得更快速的细胞生长和生物量积累,而丰富的N、P在促进小球藻细胞生长的同时却抑制了细胞中油脂类物质的积累。BG11-S培养基中其他营养盐对生长和油脂积累也一定的影响,但不显著。利用气泡柱式光反应器的小球藻培养中,通过对BG11-S培养基中各种营养盐的优化,确定出新的BG11-S培养基配方为:氮(8.80mmol/L)、磷(0.115mmol/L)、CaCl2、MgSO4、柠檬酸、柠檬酸铁铵、微量元素、Na2EDTA。 通气培养能明显促进小球藻生长,提高油脂含量及油脂产率。通气条件下的细胞密度约是静止条件下的2-3倍;BG11-S和f/2两种培养基在通气条件下的总脂含量均高于静止条件下的;在BG11-S通气培养条件下的油脂产率最高,约比同条件下的f/2培养基的高2.64mg·L-1·d-1,比BG11-S静止培养条件下的油脂产率高10.18 mg·L-1·d-1。 最后研究了小球藻先在富氮、磷培养基中生长,再在氮、磷等营养缺乏下诱导的二步培养方法,测定了培养过程小球藻细胞中性脂以及总脂的含量,结果表明在气泡柱状光生物反应器中能诱导得到更高的油脂含量和油脂产率,但是诱导培养难以获得生物量的生长,因此从最终总油脂产率来考虑,二步培养并没有体现出提高油脂产率的优势;单纯从营养缺乏下的油脂诱导而言,发现海水是一个良好的小球藻油脂诱导培养基。
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