高产油能源绿藻的筛选及油脂积累研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang444051115
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筛选高产油藻株是发展微藻生物能源的关键步骤之一。绿藻和硅藻因富含油脂,尤其是中性脂,在欧美等主要发达国家受到广泛的关注.在中国,能源微藻的相关研究刚刚起步。本研究对中国淡水藻种库已经分离培养和保藏的43株藻种在柱状光合反应器中进行室内放大培养。分别研究其生长状况、总脂含量、产油速率等微藻产油能力指标及中性脂含量、脂肪酸组分等油脂品质指标等,以筛选高产油藻株。研究结果显示上述受试藻株在全培养周期中生物量从0.53g·L-1到6.07g·L-1不等,总脂含量占细胞干重的20~51%,其中产油量最大的藻株为蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)(总脂含量为细胞干重的51%),生物量最大的藻株为双对栅藻(Scenedesmus bijuga Strain1)(6.07g·L-1),产油速率从13mg·L-1·day-1到211mg·L-1·day-1。综合比较产油能力指标,本研究获得10株产油量相对较高的藻种,这10株藻的平均总脂含量为细胞干重的44%,平均产油速率为161 mg·L-1·day-1。油脂品质分析表明这10株藻中性脂在总脂中所占平均比例为61%,最大可达到89%。脂肪酸碳链长度主要为16个碳原子和18个碳原子的脂肪酸,且以不饱和脂肪酸酸C18:1和C18:2为主,上述两种脂肪酸占总脂肪酸含量的60%以上。   通过对所筛选出的高产油藻株在不同培养条件下的油脂累积规律的进一步研究,获得以下研究结果:   两株栅藻斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)、双对栅藻(Scenedesmus bijuga)和两株小球藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、椭圆小球藻(Chlorellaellipsoidea)在30,90,120,150μmol·m-2·s-1四个光照梯度下,随着光照强度的增加,生物量,总脂含量和产油速率也随之增大。分析表明:光照为90μmol·m-2·s-1时的油脂积累已经达到一个较高的水平,随着光照强度的进一步增加,藻类的生长和油脂积累未受到显著影响.   三株小球藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、椭圆小球藻(Chlorellaellipsoidea)、小球藻(Chlorella saccharophila)和一株栅藻二形栅藻(Scenedesmus dimorphus)在初始培养浓度OD680为10时,在50,100,150,250mg/L四个氮浓度梯度下培养。研究发现,随着氮浓度的减少,四株绿藻的总脂含量有不同程度的增加.当氮盐浓度山250mg/L降为50mg/L时,小球藻(Chlorella saccharophila)的总脂含量由37%增加到60%,为原来藻株总脂含量的1.6倍。椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)的最大总脂含量达到了62%。氮浓度减少时,四株藻的生物量未显著减少,反而有所增加.因而四株藻的产油速率在氮浓度为50mg/L时达到最大值,四株藻的平均产油速率为194mg·L-1·day-1。可见,增大初始培养浓度(OD680为1.0)时,在氮浓度为50mg/L时可获得最佳的收获效率。   L16(45)正交试验研究结果表明:初始pH值,Mg2+浓度,通气量对二形栅藻的生长及油脂积累没有显著影响.氮及光强是影响二形栅藻油脂积累的主要因素。最佳培养条件为:光强120μmol·m-2·s-1,氮浓度50mg/L,通气量300mL/min,pH值8,镁离子浓度1.0mg/L.此时,产油速率最大为190mg·L-1·day-1。   本文筛选出的10株高产油藻株具有较高的产油能力和油脂品质,显示了筛选获得藻类用于生物能源开发的潜力,具有进一步研究的价值。在高产油绿藻筛选的研究中所建立的藻种筛选的体系很好的发掘了藻株的产油潜力,在今后高产油藻株筛选中可资借鉴。
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