论文部分内容阅读
本研究针对从我国沿海海域分离得到的微拟球藻属（Nannochloropsis）藻株，基于藻株的生长和油脂生成特性，根据藻株的脂肪酸组成和含量预测其生物柴油制品的理化参数，分析评估藻株的产油及产多不饱和脂肪酸(PUFAs)特性，开展藻株的高pH法沉降采收及其培养基循环利用技术的探究。主要研究结果如下: 1)从我国沿海海域分离得到5个Nannochloropsis sp.的藻株，通过形态学鉴定和分子系统分类学鉴定，将5个藻株初步定名为Nannochloropsis sp.1049，105，206，590和628。 2)在500 mL锥形瓶中培养的5个藻株的油脂含量在30％干重(DCW)以上，其中1049藻株和105藻株的油脂含量分别高达39.90±0.37％和40.04±1.67％DCW。中性脂含量可占总脂的70％左右，单不饱和脂肪酸（MUFAs）占总脂肪酸的50％以上，碳链长度C16-C18的脂肪酸占总脂肪酸的90％左右。1049藻株的油脂产量最高，可达215.44±10.08 mg L-1，同时该藻积累1.00±0.06％ DCW的EPA和0.73±0.04％ DCW的C20∶4。105的EPA积累为1.24±0.10％DCW。5个藻株均具有良好的生物柴油和PUFAs生产开发潜力。 3)0.4L柱式反应器培养5个藻株，除628藻株外的4个藻株的油脂含量均可达50％ DCW以上，其中1049和105藻株的油脂含量分别达61.16±0.03％ DCW和60.96±2.39％ DCW。5个藻株的油脂产率均高于190 mg L-1d-1，其中1049藻株的油脂产率高达235.89±7.58 mg L-1d-1。除628外的4个藻株的中性脂占藻油的83％以上，MUFAs占总脂肪酸的40％以上，碳链长度为C16-C18的脂肪酸占总脂肪酸的87％以上。藻株的油脂特性符合生物柴油标准。590藻株取得最高的C20∶4产量，628藻株取得最高的EPA产量和PUFAs产率。5个藻株均具有较高的生物柴油和PUFAs生产开发价值。 4)与锥形瓶培养体系中相比，反应器培养模式中的1049藻株生物量积累提高了约10倍，油脂含量提高了约50％，中性脂含量提高了约40％，油脂产率提高了约11倍，总脂肪酸含量增加了近一倍，碳链长度为C16-C18的脂肪酸增加了约33％。在两种培养体系中，花生四烯酸(C20∶4)含量保持相对稳定;二十碳五烯酸(EPA)含量在反应器中相对锥形瓶中有约61％的降低。培养体系的改变能显著地改变培养藻株的生理生化特性，可以根据培养目的的不同选择不同的微藻培养体系。 5)藻株的油脂、中性脂、总脂肪酸、单不饱和脂肪酸以及碳链长度为C16-C18的脂肪酸等的含量随培养周期的延长显著上升，1049藻株的油脂产率在16天时取得最大值(289.51 mg L-1d-1)。藻株油脂转化的生物柴油特性随培养周期的延长发生变化，且各个参数均能完全满足三个生物柴油标准。综合藻株的产油效率与生物柴油特性，培养周期为16天是该藻生物柴油生产的最佳周期。 6)响应面法建立1049藻株的高pH诱导沉降采收优化模型，初步建立了微拟球藻1049藻株培养物的安全、低成本的采收技术。进一步验证了高pH采收回收培养基仅在较低的水平上抑制微拟球藻细胞的生长及油脂含量，回收培养基不会造成微藻油脂特性的变化，亦不影响其EPA生产能力。高pH诱导采收该株微拟球藻以及采收培养基的循环利用是可行的。