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两种产油微藻生物学及产油特性研究

伍阳  
【摘要】:微藻是生产生物柴油的优良原料,但其生产成本过高,阻碍了商业化应用。为降低产油微藻生产成本,本文以耐低温产油藻筛选和沼液替代培养基为出发点,筛选相关藻种,并对其生长和油脂生产特性进行研究,以期降低微藻培养成本,推动微藻生物柴油产业的发展,研究结果如下: 1.从极地微藻中筛选得到一种栅藻2008-88(Scenedesmus sp.),该藻种在10℃-30℃范围内能快速生长,最终收获浓度可达5.92gL-1,总脂含量可达干重的52%。过高或过低光强都不利于该藻生长,过低氮素营养不利于该藻生长和油脂积累,而CO2添加则显著促进该藻的生长、氮素利用和油脂积累。在含0.75gL-1NaNO3的BG11培养液中,培养温度为20℃,光强为80μmolm-2s-1和通0.5%CO2的条件下,该藻的比生长速率为0.39d-1,第10天生物量达5.0gL-1,总脂含量可占到细胞干重的47.6%。该藻可在低温下高效率生产生物柴油,延长微藻在秋冬低温季节的高效生产时间。 2.利用猪场沼液筛选得到一种小球藻(Chlorella sp.),其能在完全沼液中快速生长。最大比生长速率达0.92d-1,培养8d后,生物量可达5.0gL-1,其油脂含量高达干重的58.9%,且该小球藻具有生物量增长和油脂积累同步进行的优良特性。CO2添加能显著促进生长、氮素营养的吸收利用和油脂积累,并缩短油脂积累时间。该藻是一种能利用沼液或生活污水生产生物柴油的优良藻种。 3.藻细胞生长过程中,在CO2等碳源充足而氮源不足的条件下,细胞优先合成大量糖类储存能量。随着细胞生长,氮源进一步缺乏,蛋白质含量下降,糖降解产生的碳和新固定的碳向脂类合成方向流动,合成更多脂类物质。当氮源充足而碳源缺乏时,细胞则优先合成大量蛋白质,随着可利用氮源的减少,主要由蛋白分解释放的碳架和新固定的碳流向脂类合成。 4.透射电镜观察表明,小球藻中油脂积累起始于细胞膜,在油脂逐步积累过程中,先形成数量很少的小脂肪体,随后小脂肪体的数目不断增加,各小脂肪体逐步变大并逐渐融合形成较大的脂肪体,而较大脂肪体不断融合和增大,最终形成几个大脂肪体,几乎占据整个细胞空间。


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