氮缺乏下異養(yǎng)和混養(yǎng)微藻產(chǎn)生物柴油.pdf

1、隨著原油消耗的加劇，通過各種可持續(xù)技術(shù)生產(chǎn)的生物燃料具有很大的應(yīng)用前景。將微藻油脂通過酯交換反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油作為一種綠色能源技術(shù)非常有發(fā)展?jié)摿?。相比較于自養(yǎng)培養(yǎng)，異養(yǎng)培養(yǎng)的微藻生長快、油脂產(chǎn)率高，因而吸引了越來越多的關(guān)注。為提高微藻的產(chǎn)油率，研究者們采取過許多措施，其中氮缺乏培養(yǎng)作為一種可以刺激微藻產(chǎn)油的方法已被廣泛研究。但缺氮培養(yǎng)雖然可以提高藻細(xì)胞的含油率，但是微藻生長速率也會降低，最終導(dǎo)致微藻的產(chǎn)油率也下降了。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)充足

2、的磷供應(yīng)與氮缺乏相結(jié)合，可以提高自養(yǎng)體系中小球藻和斜生柵藻的產(chǎn)油率，但其在異養(yǎng)體系中的作用尚不明確。
　　在這項(xiàng)研究中，首先將普通小球藻（ChlorellavulgarisNIES-227）進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)，采用葡萄糖作為有機(jī)碳源，研究它在六種培養(yǎng)基中的生長和產(chǎn)油情況。這六種培養(yǎng)基分別是:氮充足磷充足、氮充足磷限制、氮充足磷缺乏、氮缺乏磷充足、氮缺乏磷限制和氮缺乏磷缺乏。研究發(fā)現(xiàn)在氮缺乏條件下葡萄糖到脂肪酸的轉(zhuǎn)化率（以COD換算）最高

3、達(dá)到了0.88，而脂肪酸含量則高達(dá)89％，其中油酸(C18∶1)為主要的脂肪酸成分，占總脂肪酸的50％以上。氮缺乏條件下C.vulgaris的脂肪酸含量顯著高于氮充足條件，而磷的濃度對脂肪酸含量無顯著影響，表明氮饑餓才是異養(yǎng)體系中真正的“脂肪酸觸發(fā)器”。
　　之后考察了柵藻(ScenedesmusobliquusNIES-2280)在異養(yǎng)體系中以乙酸鈉為有機(jī)碳源的生長和產(chǎn)油情況。同樣研究了不同氮磷濃度的影響。研究發(fā)現(xiàn)柵藻可以很好地

4、利用乙酸鈉生長并在細(xì)胞內(nèi)積累油脂，經(jīng)過六天的培養(yǎng)，缺氮培養(yǎng)基中的柵藻的脂肪酸含量增加到38-48％。值得注意的是，氮缺乏條件下柵藻的脂肪酸產(chǎn)率是氮充足條件下的四倍，而且相比較于磷缺乏和磷限制情況，提供充足的磷還可以進(jìn)一步提高柵藻的脂肪酸產(chǎn)率至55.9mg·L-1·d-1。此外缺氮條件下乙酸到脂肪酸的轉(zhuǎn)化率(18-28％)也遠(yuǎn)高于氮充足條件(～7％)。
　　本研究還考察了不同氮磷濃度對以乙酸鈉為有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)的小球藻產(chǎn)油的影響。研

5、究發(fā)現(xiàn)小球藻也可以利用乙酸鈉生長并合成脂肪酸。氮缺乏條件下小球藻脂肪酸含量最高達(dá)到了56％。氮缺乏下小球藻脂肪酸產(chǎn)率是氮充足條件下的三倍，而且充足的磷可以進(jìn)一步提高脂肪酸是產(chǎn)率至66mg·L-1·d-1。此外，氮缺乏條件下乙酸到脂肪酸的轉(zhuǎn)化率也是氮充足條件下的三倍。當(dāng)控制培養(yǎng)體系的pH在恒定值（7.5、8.0和8.5）時，小球藻的脂肪酸率并未得到進(jìn)一步提高。
　　本實(shí)驗(yàn)還探索了氮缺乏條件下自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)三種培養(yǎng)體系中微藻產(chǎn)油率的

6、關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用乙酸鈉作為異養(yǎng)和混養(yǎng)體系的有機(jī)碳源時，混養(yǎng)體系中柵藻的生物量和脂肪酸產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了自養(yǎng)和異養(yǎng)體系的總和，混養(yǎng)體系中脂肪酸產(chǎn)率是自養(yǎng)和異養(yǎng)體系加和的1.64倍。而且混養(yǎng)體系中碳源到脂肪酸的轉(zhuǎn)化率是異養(yǎng)體系中的兩倍。蛋白組學(xué)分析顯示相比較于異養(yǎng)體系，混養(yǎng)體系中TCA循環(huán)活性的提高促進(jìn)了柵藻細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的合成。
　　高油脂含量的微藻可以簡化下游提取過程，類似于大豆油的擠壓提取法。氮缺乏和磷充足的結(jié)合可以顯著地提高小球