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极大螺旋藻高浓度培养及生物富硒的研究

杨莹莹  
【摘要】:螺旋藻富含蛋白质,具有多种生物活性物质,在食品、医疗保健、饲养、精细化工及化妆品等方面具有广阔的应用前景。本论文以极大螺旋藻为研究对象,从提高螺旋藻的产量角度出发,旨在采用光生物反应器,并添加有机物,对螺旋藻进行混合营养培养,降低光照对螺旋藻生长的限制,从而降低成本,最终实现螺旋藻的高浓度培养。此外,通过对极大螺旋藻生物富硒条件的优化,提高富硒极大螺旋藻的生物量和有机硒含量。 为达到高密度培养,首先在Zarrouk培养基的基础上,对其中的部分营养元素的浓度(碳源、氮源和部分无机盐离子)进行了优化,研究了温度、初始pH值和光照强度对极大螺旋藻生长的影响。确定的极大螺旋藻Zarrouk培养基部分组分最佳浓度为NaHCO_3 16.8g/L、NaNO_3 2.0 g/L、NaCl 2.0g/L、MgSO_4·7H_2O 0.1 g/L、K_2SO_4 2.0 g/L、K_2HPO_4·3H_2O 0.6 g/L;生长的最佳培养条件为:光强3500lx、温度30℃、PH 9.3。其次,在培养基中加入不同的有机碳、氮源,进行混合营养培养。选择能促进极大螺旋藻生长的有机碳、氮源,通过正交实验确定无机和有机底物的合适组合。结果表明:在3500 lx光照强度下,含蛋白胨0.4g/L、葡萄糖1.5g/L、NaHCO3 16.8g/L、NaNO3 2.5g/L的培养基培养极大螺旋藻,可得到最高生物量3.73 g/L。最后,在光生物反应器中进行极大螺旋藻的高浓度培养,确定培养条件为:光照强度3000lx ,通气量120L/h(0.5vvm),温度30℃,搅拌转速从150r/min开始,每天以10r/min的速度递增,第4天开始流加葡萄糖,至培养液中葡糖糖浓度为2.0g/L,培养10d,最终生物量为3.06g/L。在光生物反应器培养过程中,由于光衰减现象,3000lx的光照强度成为限制极大螺旋藻生长的关键因素。在此条件下,流加高浓度培养基和NaHCO3溶液对极大螺旋藻最终生物量的积累起到了反作用;而流加有机碳源葡萄糖,可以减小极大螺旋藻对光的依赖性,有效提高螺旋藻产量。 通过研究硒添加量、添加方式,以及光照、pH、碳源、氮源对极大螺旋藻富硒及生长的影响,表明等量多次添加800μg/mL Se(Ⅳ),在光照条件2000 lx:5000 lx=12h:12h、pH 9.8、NaHCO_3 12.8g/L、NaNO_3 2.5 g/L条件下可得到极大螺旋藻生物量为2.517g/L,含硒量为2.843 mg/g干重,有机硒比率达95%以上,达到了很好的富硒效果。


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