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微绿球藻藻油提取工艺及富油培养条件的优化

杜晓凤  
【摘要】:以微绿球藻(Nannochloropsis sp.)为实验材料,采用新式的平板光生物反应器对微绿球藻进行培养,并对藻油提取方法及富集油脂的培养条件进行了优化研究,分别比较了不同提取剂、细胞破壁方法、提取时间、提取温度对藻油提取率的影响以及不同光照强度、温度、盐度、光径、氮浓度等培养条件下的最高细胞密度、生长速率及生物产量的差异;采收不同培养条件下稳定期的培养液,测定藻细胞内多糖、蛋白质、色素及粗脂的含量;并设计正交实验,对富集藻油的培养条件进行了优化。 研究结果表明,不同提取剂、破壁方法、提取时间、提取温度对藻油提取率均有不同程度的影响。其中提取剂的影响最大,其次是提取温度、提取时间、破壁方法。本实验所得的微绿球藻藻油提取的最佳条件为:工业酒精作为提取剂、反复冻融法破碎细胞壁、提取时间2h、提取温度65℃,在此条件下,微绿球藻的藻油提取率为34.62%。本实验的方法可用于高密度微藻的粗脂提取,为海藻油的工业化大量生产提供理论参考。 不同的培养条件对微绿球藻的生长有不同程度的影响。光照强度对微绿球藻生长的的影响极显著(p0.01),在试验所设置的光强范围内,比生长速率、最高细胞密度和生物产量均随光照强度的增强先增大后减小,在20000lx时达到最高后又下降,说明20000lx左右的强光可以明显促进微绿球藻的生长,培养时在一定范围内提供强光可增大细胞密度,提高产量。温度对微绿球藻的生长也有显著影响(p0.05),其在实验所设置的温度范围内均能正常生长,比生长速率、最高细胞密度和生物产量均在30℃时达到最高,随后随着温度的升高而下降。温度过高过低都不利于藻细胞的生长,最适温度为28-32℃。盐度对微绿球藻的生长有显著影响(p0.05),微绿球藻在10‰-30‰的盐度范围内均能正常生长,比生长速率、最高细胞密度和生物产量均随盐度的增大而增大,在盐度达到40‰后,细胞生长缓慢,细胞密度低,各指标均急剧下降。氮浓度对微绿球藻生长的影响极显著(p0.01),比生长速率随氮浓度的增大而增大,在2.35mmol/L时达到最高,最高细胞密度和生物产量随氮浓度的增大而增大,在1.18mmol/L时达到最高值,从产量的角度看,最适的氮浓度为1.18mmol/L。光生物反应器的光径对微绿球藻生长的影响极显著(p0.01),比生长速率、最高细胞密度和单位体积产量均随光径的增大而减小,单位面积产量随光径的增大而增大。在实验所设置的光径范围内,最适光径为5cm。 在不同的培养条件下,微绿球藻细胞内的有机物质含量不同。在不同光照强度条件下,随着光照强度的增强,粗脂含量与多糖先升高后下降,在2000lx时达到最高,可溶性蛋白和类胡萝卜素的含量先升高后下降,在5000lx时达到最高,叶绿素含量随光照强度的增大而下降;不同温度条件下,随着温度的升高,粗脂和叶绿素含量呈下降趋势,类胡萝卜素呈上升趋势,可溶性蛋白先升高后下降,28℃时达到最高,多糖含量先下降后上升,20℃和32℃时含量最高;在不同盐度条件下,随着盐度的增大,粗脂、叶绿素和类胡萝卜素的含量呈上升趋势,可溶性蛋白含量先上升后下降,在30‰时达到最高,多糖含量先升高后下降,在20‰时达到最高,但10‰和20‰组差异不显著;不同氮浓度条件下,随着氮浓度的升高,粗脂含量和可溶性蛋白呈下降趋势,多糖和叶绿素含量与之相反,呈上升趋势,类胡萝卜素含量先升高后下降,在2.35mmol/L时达到最高值;在不同的光径条件下,粗脂、可溶性蛋白和多糖的含量随光径的增大而降低,叶绿素和类胡萝卜素含量随光径增大而增大,类胡萝卜素含量增大趋势比叶绿素更明显。 在各因素中,光照强度对粗脂含量的影响最大,其次是温度、氮浓度和光径。实验结果表明,选用光径5cm的光生物反应器,在光照强度5000lx,温度24℃的条件下缺氮培养,在此条件下培养微绿球藻,所得的粗脂含量为46.72%,为实验所得的最高值。本实验的结果可以为微绿球藻富油培养的实际应用提供一定的参考。


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