富油海洋微藻的篩選及營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)其生長(zhǎng)和油脂積累的影響.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不可再生的石化能源被過(guò)度開發(fā)，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)能源呈現(xiàn)日益短缺的狀態(tài)。開發(fā)可再生、環(huán)境友好的生物柴油替代能源已成為目前能源研究的重要課題，受到了各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注。
　　微藻生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)周期短、油脂含量高、環(huán)境友好、不占用耕地等諸多優(yōu)勢(shì)使其成為開發(fā)生物柴油的重要原料來(lái)源。由于微藻生產(chǎn)成本居高不下，微藻生物柴油至今尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)?？梢?，降低生產(chǎn)成本成為微藻生物柴油生產(chǎn)中亟待解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而選

2、育生物量產(chǎn)率大、油脂含量高、培養(yǎng)成本低的富油微藻是降低微藻生物柴油生產(chǎn)成本的有效途徑之一。
　　本文對(duì)取自青島匯泉灣天然海水中的海洋微藻進(jìn)行了分離純化和形態(tài)鑒定，并分析了其生長(zhǎng)和油脂積累特性;對(duì)分離出的油脂產(chǎn)率較高的藻與實(shí)驗(yàn)室原有藻種進(jìn)行了生長(zhǎng)和油脂積累分析，發(fā)現(xiàn)我們分離到的海洋小球藻NJ101的生長(zhǎng)速度快，油脂產(chǎn)率高，脂肪酸組成適于生產(chǎn)生物柴油。于是，選擇了海洋小球藻進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)，探討了一系列營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)其生長(zhǎng)和油脂積累的影響

3、。最后，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)缺乏增加了海洋微藻的油脂含量。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)分離純化出兩株海洋微藻，經(jīng)鑒定，一株綠藻為海洋小球藻(Chlorellasp.NJ101)，另一株硅藻為小新月菱形藻（Nitzschiaclosteriumf.minutissimaNJ112）。通過(guò)對(duì)分離到的海洋小球藻與其它九種實(shí)驗(yàn)室原有海洋微藻的研究，發(fā)現(xiàn)海洋小球藻、牟氏角毛藻和杜氏鹽藻是生長(zhǎng)速度、生物量產(chǎn)率和油脂產(chǎn)率最大的三株海洋微藻（即富油微藻），

4、其中海洋小球藻和牟氏角毛藻的飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量占總脂肪的80％以上，杜氏鹽藻的飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量更是高達(dá)90％以上。尤其是所分離的海洋小球藻生長(zhǎng)最快、生物量產(chǎn)率與油脂產(chǎn)率最高，且其脂肪酸組成符合生物柴油生產(chǎn)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，是生產(chǎn)生物柴油的良好原料。
　　(2)在海洋小球藻的培養(yǎng)基中加入NaHCO3、Na2CO3和葡萄糖作為碳源時(shí)，降低了海洋小球藻的生物量產(chǎn)率和油脂產(chǎn)率。海洋小球藻以NaNO3為氮源時(shí)生物量產(chǎn)

5、率和油脂產(chǎn)率最大，NaNO3比NH4Cl和CO(NH2)2更適合作為海洋小球藻的氮源來(lái)生產(chǎn)生物柴油。NaNO3和NaH2PO4對(duì)海洋小球藻生物量產(chǎn)率和油脂產(chǎn)率有很大的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):當(dāng)NaNO3濃度在2.2～8.8×10-3mol·L-1范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)海洋小球藻的油脂產(chǎn)率影響最大;當(dāng)NaH2PO4濃度在1.8×10-5mol·L-1～1.8×10-4mol·L-1范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)海洋小球藻的油脂產(chǎn)率影響最大。不同的Na2SiO4濃度對(duì)海洋小球

6、藻的生物量產(chǎn)率和油脂產(chǎn)率的影響均不顯著。MgSO4的添加與否及濃度大小對(duì)海洋小球藻的生長(zhǎng)和油脂積累的影響均不顯著。在海洋小球藻的培養(yǎng)基中加入CaCl時(shí)，海洋小球藻的生物量產(chǎn)率不顯著的增加，而油脂產(chǎn)率在適當(dāng)濃度時(shí)顯著增加。
　　(3)培養(yǎng)基中添加FeCl3時(shí)，海洋小球藻的油脂產(chǎn)率明顯高于無(wú)鐵培養(yǎng)基中的，但是添加的濃度對(duì)海洋小球藻的油脂產(chǎn)率沒(méi)有顯著的影響。在實(shí)驗(yàn)設(shè)置的梯度范圍內(nèi)，CuSO4、Na2MoO4、ZnSO4、CoCl2和Mn

7、Cl2的添加與否及濃度大小對(duì)海洋小球藻的生長(zhǎng)和油脂積累的影響均不顯著。
　　(4)正交實(shí)驗(yàn)獲得的使海洋小球藻的油脂產(chǎn)率最大的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度為NaNO3-N8.8×10-4mol·L-1;NaH2PO4-P7.2×10-5mol·L-1;FeCl3-Fe0.5×10-5mol·L-1。在所有的實(shí)驗(yàn)組中，海洋小球藻的飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量都接近或超過(guò)其細(xì)胞干重的90％，亞麻酸(C18∶3)含量均小于總脂含量的10％，滿足生物柴油

8、生產(chǎn)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN14214。
　　(5)全營(yíng)養(yǎng)缺乏對(duì)牟氏角毛藻、杜氏鹽藻和海洋小球藻的生物量的降低最多，其次分別是缺氮、缺磷和缺鐵。對(duì)于牟氏角毛藻和海洋小球藻而言，缺氮是最大的生理壓力，其次分別是全營(yíng)養(yǎng)缺乏、缺磷和缺鐵;對(duì)于杜氏鹽藻而言，全營(yíng)養(yǎng)缺乏是最大的生理壓力，其次分別是缺氮、缺磷和缺鐵。缺氮條件下，牟氏角毛藻的油脂含量最高，達(dá)到了細(xì)胞干重的46％。全營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下，杜氏鹽藻和海洋小球藻的油脂含量最高，分別達(dá)到細(xì)胞干重的54