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三种微藻比较代谢组学及脂含量提高的研究

牛艳红  
【摘要】:为了寻找提高微藻脂产率的方法,本课题运用气相色谱-质谱联用技术(GC-TOF-MS)以及正交偏最小二乘判别分析(OPLS)手段,从分析集胞藻6803、鱼腥藻7120和斜生栅藻的代谢物水平与脂含量的关系入手,寻找生物标志物,分别考察总脂含量、脂产率和脂肪酸水平的变化,主要研究结果如下: (1)鉴定出了集胞藻6803、鱼腥藻7120和斜生栅藻胞内74种代谢物,包括氨基酸类、有机酸类、醇胺类、脂类以及糖类等,以此为基础建立了此三种藻的代谢物图库。 (2)通过OPLS分析发现了三种藻的代谢物水平与脂含量间有很好的线性关系(R~2=0.9916),找到了对脂含量有重要影响的9种潜在生物标记物。其中,6种生物标记物蔗糖、羟基柠檬酸、乙醇胺、谷氨酸、麦芽三糖、氨丁三醇直接参与脂肪酸的代谢途径。进一步研究表明,当加入终浓度为2mM的乙醇胺后,斜生栅藻和小球藻的脂含量显著提高;同时,2mM的乙醇胺显著提高了脂肪酸C16:2和C18:1的含量,降低了C18:3的含量。 (3)考察了酵母发酵废液和乙醇胺共同作用对斜生栅藻和小球藻的影响。结果表明,用超声处理的发酵废液作为微藻的培养基时,显著提高了斜生栅藻和小球藻的生物量和脂产率。其中,斜生栅藻生物量由21.85mg·L~(-1)·d~(-1)提高到了47.54mg·L~(-1)·d~(-1),脂产率由2.35mg·L~(-1)·d~(-1)提高至7.73mg·L~(-1)·d~(-1);小球藻生物量由23.75mg·L~(-1)·d~(-1)提高至154.85mg·L~(-1)·d~(-1),脂产率由2.82mg·L~(-1)·d~(-1)提高至23.36mg·L~(-1)·d~(-1)。进一步考察在不同培养时间加入乙醇胺对脂产率的影响,结果表明,以超声处理的发酵废液作为培养基并在接种0h加入乙醇胺后,斜生栅藻的脂产率由2.57mg·L~(-1)·d~(-1)提高至14.2mg·L~(-1)·d~(-1);小球藻在细胞生长进入稳定初期时加入乙醇胺,其脂产率由2.76mg·L~(-1)·d~(-1)提高至40.9mg·L~(-1)·d~(-1)。 脂产率低是目前微藻大规模工业化应用的瓶颈之一,因此上述研究结果在该领域有重要的现实意义,为提高微藻的脂产率和发酵废液的处理和利用提供一定的实验依据。


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