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微藻商业化生产的瓶颈之一就是微藻收获过程成本过高。霉菌具有通过形成菌丝球吸附藻类细胞的能力,并且可以通过过滤菌丝球来收获大部分微藻生物质,具有成本低,收获效率高的优势。因此,本研究致力于筛选能够絮凝成菌丝球并吸附微藻的霉菌菌株,优化成球条件。探究了高吸附活性的霉菌菌丝球固定栅藻的最佳条件,并对菌丝球形成机制进行了初步探索,得到结果如下: (1)从活性污泥中筛选出一株能够自絮凝产生菌丝球的霉菌菌株,经形态特征、理化特征和分子生物学鉴定,初步鉴定为黑曲霉,命名为Aspergillus niger X-5。菌株 X-5在 PDA培养基上25℃下培养,菌落生长迅速,孢子绒状黑褐色。培养基表面黑绿色,背面黄色,菌丝具横向隔膜,无纵隔,宽度约3-12μm。分生孢子呈球形,直径约4-5μm,表面粗糙。其可利用葡萄糖、蔗糖、淀粉等9种碳源形成菌丝球,简单过滤即可收获。最佳的形成菌丝球条件如下:蔗糖10 g/L,氯化铵1.0 g/L,磷酸氢二钾1.0 g/L,硫酸镁0.5 g/L,硫酸亚铁0.01 g/L,氯化钾0.5 g/L,pH7.0。利用该培养基接种黑曲霉孢子在30℃下160 rpm培养,36h即可得到大量吸附性能良好的菌丝球(2±0.5 mm)。 (2)建立了有效的菌丝球固定微藻回收生物量的控制策略。研究确定了以菌丝球吸附微藻利于生物量的采收;菌丝球投加的时间为栅藻接种后的第20 h,此时投加菌丝球吸附效率接近100%,且收获的微藻生物量较高;探究了投加前藻液pH对菌丝球吸附的影响,发现在pH6-8范围内投加菌丝球效果最好,对微藻的吸附率达100%。当吸附温度在25-35℃,菌丝球吸附效率达90%以上,温度进一步升高吸附率开始下降,温度为30℃时吸附率最佳;机械剪切力也是影响形成菌藻球的关键因素之一,最佳摇床转速为160 rpm,此时吸附率达94%,升高或降低转速均可降低菌丝球的形成及对微藻的吸附,影响生物量的采收。 (3)对单一菌丝球形成及混合菌丝球形成机制进行了探究。絮凝法形成的菌丝球中菌丝对于微藻的包裹较紧密,而吸附法中微藻主要分布在菌丝球外层。但是吸附法更有利于菌丝球形成和微藻生长,对于底物利用和油脂采收更加有利。对Zeta电位的研究表明,虽然pH越低对于二者凝聚更加有利,pH对于二者生长的影响更强于对Zeta电位的影响,所以pH6.0-7.0是更适合培养微藻和霉菌的 pH范围。同时,针对黑曲霉表面物质进行的分析表明,其表面的多糖及蛋白类物质是其重要的组成部分,对于吸附性能具有十分重要的作用。