三角褐指藻跑道池规模化培养及岩藻黄素积累条件优化

岩藻黄素是一种广泛存在于海洋藻类的类胡萝卜素,具有清除自由基、抗癌和抗肥胖等生理活性,尤其在抗肿瘤和减肥方面功效突出。三角褐指藻中的岩藻黄素含量丰富,而环境因子及营养因素对微藻生长及岩藻黄素含量有着显著影响。本文以 OD 值、细胞密度、干重和岩藻黄素含量等为评价指标,研究了不同盐度（20、25、30）、p H 值（7.5、8.0、8.5）、氮源种类（尿素、碳酸氢铵）等因素对三角褐指藻户外生长、岩藻黄素积累的影响。研究表明：盐度为 20 条件下,三角褐指藻获得最大细胞密度 6.01×106/m L,不同盐度对岩藻黄素含量的增长无明显效果;p H 值 8.0 条件下,三角褐指藻细胞密度及岩藻黄素含量均达到最大值（5.8×106/m L 和17.79 mg/g）;与碳铵相比尿素作为氮源更有利于三角褐指藻的生长,最终细胞密度为 4.1×106/m L,但以碳铵为氮源条件下,更利于岩藻黄素的积累,岩藻黄素含量达到 9.96 mg/g。因此,户外跑道池中的最适培养条件为盐度 20、p H 值 8.0、碳铵为氮源。     

户外环境条件下三角褐指藻生长和积累脂肪酸的条件优化

微藻的脂肪酸含量与其应用价值有直接关系,而环境因素对微藻脂肪酸含量有着显著影响。本文以细胞密度、干重浓度、脂肪酸含量等为评价指标,研究了户外跑道池系统中不同盐度(20‰、25‰和30‰)、p H值(7.5、8.0和8.5)、氮源种类(尿素和碳酸氢铵)等环境因素下三角褐指藻户外生长、脂肪酸积累的规律。结果表明,随着培养基盐度的升高,三角褐指藻的增长速率变缓,在20‰盐度条件下获得最大生物量177.78 mg/L;在30‰盐度条件下获得最大脂肪酸含量123.99 mg/g;p H值8.0条件下,三角褐指藻生物量浓度及脂肪酸含量均达到最大值(166.39 mg/L和145.92 mg/g),而在p H值7.5条件下,三角褐指藻的生长受到抑制。尿素作为氮源较碳酸氢铵更有利于三角褐指藻的生长,最终生物量为150.83 mg/L,但以碳酸氢铵为氮源条件下,更利于脂肪酸的积累,脂肪酸含量达到169.72 mg/g。因此,户外跑道池中的最适培养条件为盐度20‰、p H值8.0、尿素为氮源。     

碳氮源优化提高兼养三角褐指藻生物量和岩藻黄素产量

岩藻黄素（Fucoxanthin）是一种参与海洋藻类光合作用的类胡萝卜素,具有抗氧化、抗癌、抗肥胖和抗糖尿病等多种功效,作为生物医药和功能性食品具有重要应用价值。海洋硅藻三角褐指藻含有高含量岩藻黄素,被认为是褐藻之外的藻基岩藻黄素的新来源。为提高岩藻黄素产量,作者以三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum CCMP2561）为研究对象,系统评价了兼养（光发酵）条件下有机碳源、氮源种类和浓度对其生物量和岩藻黄素产量的影响,筛选出最优碳氮源组合为0.10 mol/L甘油和含氮量为0.02 mol/L的胰蛋白胨与尿素（浓度比1∶1）混合氮源。采用此优化组合,在光照强度2 000 lx、培养温度20 ℃、摇床转速150 r/min条件下,可获得三角褐指藻生物量、岩藻黄素质量分数和产量最大值,分别为3.94 g/L、20.83 mg/g和81.97 mg/L,是优化前的3.15倍、11.64倍和36.59倍。本研究开发的优化兼养培养基和培养策略,为显著提高三角褐指藻岩藻黄素产量提供了实用新技术。     

可切换亲水溶剂高效提取藻油及岩藻黄素含量分析

采用可切换亲水溶剂N,N-二甲基环己胺(DMCHA)从湿三角褐指藻藻泥以及干粉中通过非蒸馏的节能方式提取藻油,并比较DMCHA法与氯仿甲醇法及乙醇法提取的藻油岩藻黄素总含量。结果表明:在料液比1∶25、提取时间24 h条件下,三角褐指藻干粉藻油得率达到21. 29%,三角褐指藻藻泥的藻油得率达到13. 29%; SEM观察发现提油后三角褐指藻表面结构有明显的破坏;DMCHA法提取的藻油中岩藻黄素总含量为9. 17 mg/g,与氯仿甲醇法相差不大,低于乙醇法提取的藻油中岩藻黄素总含量;核磁分析发现,藻油中的溶剂残留仅为提取溶剂添加量的0. 231%,测定溶剂回收率为93. 2%。     

氮源对2株海洋微藻生长及脂肪酸合成的影响

以三角褐指藻、扁藻为材料,研究了NaNO3、尿素和NH4Cl等不同氮源对其生长、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、干重、总脂及脂肪酸含量的影响。结果表明:以尿素为氮源时,三角褐指藻的生物量、生长速率、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白的含量最高,NaNO3和NH4Cl次之;以NH4Cl为氮源时,细胞内的总脂含量最高,占干重的47.5℅。与三角褐指藻不同,以NH4Cl为氮源时,扁藻的生物量、生长速率、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白的含量最高,尿素和NaNO3次之;当以NaNO3为氮源时,细胞内的总脂含量最高,占干重的38.5℅。     

三角褐指藻源岩藻黄素功能活性及其生物合成研究进展

海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)含有丰富的岩藻黄素且生长速度快,被认为是生产岩藻黄素的最佳物种之一。其中岩藻黄素作为一种天然类胡萝卜素,具有抗肿瘤、抗氧化、抗糖尿病、抗炎症、抗肥胖等生理活性,在生物医药和功能食品领域具有重要应用价值。岩藻黄素因合成机制的复杂性而表现出一定的不稳定性,使其在生产中存在着产量低、成本高等问题。本文详细介绍了三角褐指藻源岩藻黄素的功能活性,对岩藻黄素的合成机制及合成过程中不同因素对其积累量的影响因素的研究进展进行系统综述旨在深入研究海洋微藻来源的岩藻黄素的作用价值,为岩藻黄素进一步的开发利用提供技术支撑,有望为功能性食品领域的开发提供理论依据,为未来海洋硅藻产业化发展提供参考。     

DBP对球等鞭金藻和三角褐指藻的致毒效应

有机污染物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为塑化剂被工业生产广泛使用,为了研究其对球等鞭金藻(Isochrysis galbana)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的致毒效应,设置6个质量浓度梯度,分别测定两种藻的藻细胞密度和光合色素质量浓度。结果表明,DBP对球等鞭金藻和三角褐指藻均有致毒效应,抑制球等鞭金藻和三角褐指藻的细胞生长,使其细胞密度降低,并对光合色素叶绿素a产生一定的破坏作用,抑制作用随DBP质量浓度升高而增大。当DBP质量浓度为5.0 mg/L时对三角褐指藻的毒性抑制作用明显增强,三角褐指藻前2 d几乎停止生长,于第3 d恢复了生长,藻细胞密度和叶绿素a的质量浓度均明显低于空白对照组;当DBP的质量浓度为7.0 mg/L时,三角褐指藻藻细胞几乎全部死亡,不能耐受。当DBP质量浓度为5.0 mg/L时,球等鞭金藻几乎全部死亡;当DBP质量浓度为0.5 mg/L时球等鞭金藻的细胞密度和叶绿素a的质量浓度已显著低于空白对照组。球等鞭金藻对于DBP反应较三角褐指藻敏感。     

磷限制对三角褐指藻脂质含量及相关基因表达的影响

为了提高微藻生产油脂能力,本论文研究了不同浓度磷限制（0、16、32、48、64 μmol/L）对三角褐指藻细胞生长、总脂含量、叶绿素a含量和脂质合成相关基因表达量的影响,为三角褐指藻油脂的规模化生产和分子机理研究提供了理论基础。结果表明,磷限制虽然极显著地抑制了三角褐指藻细胞生长和叶绿素a含量,但却极显著地促进了脂质的积累。当磷浓度为0 μmol/L时,三角褐指藻细胞密度与对照组（64 μmol/L）相比极显著下降,下降了21.6%,但其脂质含量与对照组相比极显著上升,上升了61.64%。RT-QPCR分析结果表明：磷浓度为0 μmol/L时,FABD、DLD、FAD2、FABI、PTD12和ACC1等6个基因的表达量均极显著上调,这和磷浓度为0 μmol/L时的总脂含量变化一致,说明磷限制是通过促进脂质合成相关基因的表达来促进三角褐指藻脂质的积累的。主成分分析表明,DLD、FAD2和ACC1 3个基因是对脂质合成的主要贡献因子,累计贡献率达89.916%。     

不同环境因子对谷皮菱形藻生长的影响

本实验研究了不同环境因子包括氮源种类、氮源浓度、硅盐浓度、光强、盐度和pH值对谷皮菱形藻生长的影响。结果表明,以CO(NH2)2为氮源生长最快,最大比生长速率和最大细胞浓度最大,分别为0.49d-1和0.54g/L;NaNO3浓度为0.72g/L时,有利于谷皮菱形藻生长;在硅酸钠浓度0～0.4g/L的范围内,随着硅浓度的增加,谷皮菱形藻生长明显加快;光强对谷皮菱形藻的影响十分显著,易成为其生长的限制因素;NaCl浓度0.15mol/L时,谷皮菱形藻最大比生长速率和最大细胞浓度最大;碱性的培养液最利于谷皮菱形藻生长。     

培养条件对眼点拟微绿球藻油脂含量和EPA产率的影响

眼点拟微绿球藻(N.oculata)具有生长速度快、含油量高等优点,且其脂肪酸组成中含有大量二十碳五烯酸(EPA),因此它是微藻生物柴油的良好原料。以眼点拟微绿球藻为对象,研究了培养时间、盐度、pH值等培养条件对眼点拟微绿球藻油脂含量和EPA产率的影响。试验表明:选择稳定5 d为眼点拟微绿球藻的最佳采收时间,油脂含量为378.1 mg/g干藻,EPA产率为5.5 mg/(L·d);当盐度为16.7时,眼点拟微绿球藻的油脂含量和EPA产率均能达到最高,油脂含量为506.0 mg/g干藻,EPA产率为7.37 mg/(L·d);在适合眼点拟微绿球藻生长的pH值(8.0~10.0)下,保持整个培养过程中pH值为8.0,油脂含量和EPA产率均较高,油脂含量为471.7 mg/g干藻,EPA产率为7.45 mg/(L·d)。     

微囊化酿酒酵母FM-S-115的高密度培养

在单因素实验的基础上,采用正交试验对培养基和培养条件优化,并结合微胶囊化培养方法,以实现酿酒酵母FM-S-115的高密度培养。结果表明,单因素实验对碳源和碳源含量、氮源和氮源含量、温度、pH和菌液接种量七个条件的优化确定三个影响最显著的因素为:温度、pH和碳源含量。通过三因素三水平正交试验得出最适培养条件:温度是32 ℃,pH为4.5,碳源为蔗糖且含量为16%,在此条件下培养计得活菌总数为1.79×10⁸ CFU/mL,是正常培养条件下1.02×10⁸ CFU/mL的1.75倍。通过计算不同质量浓度海藻酸钠和氯化钙制得的微胶囊破囊率得出,海藻酸钠质量浓度为1.2%,氯化钙质量浓度为7%时,破囊率最低。将微囊化酵母在最适条件下静置培养四代,菌落总数为8.10×10⁸ CFU/g,是正常培养的7.94倍,是在最适条件下摇床培养的4.53倍,菌体密度得到大幅提升。     

碳酸氢铵为氮源对螺旋藻培养的影响

以碳酸氢铵作为氮源,研究在分批培养及流加培养条件下其对螺旋藻生长的影响。结果表明：当培养液中碳酸氢铵浓度小于5mmol/L时,螺旋藻生长正常;碳酸氢铵浓度超过5mmol/L时,螺旋藻生长受到抑制,解体死亡。采用生物量反馈补料的流加策略可以使培养液中螺旋藻生物量达到3.08g/L,产率达到0.26g/(L ·d),藻体中蛋白质及叶绿素含量分别达到65.06%和13.37mg/g,结果证实了碳酸氢铵为氮源高密度培养螺旋藻的可行性。     

氮、磷源及海盐对微茫藻细胞生长和油脂积累的影响

为研究营养成分对一株淡水富油微茫藻(Micractinium reisseri)细胞生长和油脂积累的影响。以BG11为基础培养基,分别考察了氮源、磷浓度及海盐浓度的影响。实验结果表明,氯化铵为微茫藻细胞生长和油脂积累的最适氮源,以其为氮源时,微茫藻的油脂产量是原培养基中以硝酸钠为氮源时的1.6倍,缺氮培养条件下,微茫藻细胞油脂含量最高,但生物量较低;培养基中的磷浓度为80mg/L时,微茫藻总脂产量达到最高,为原培养基中磷浓度(40mg/L)时的1.4倍;添加适量海盐能够促进微茫藻的生长,同时该株微茫藻可以耐受比较高的海盐浓度(20g/L),其最适生长和油脂积累的海盐浓度为10g/L,在此浓度下,其总脂产量最高,是未添加海盐时的2.5倍。      

基于高通量培养的胶球藻C-169生物量和油脂积累能力的快速评价

本研究利用CO_2培养箱内48孔板振荡光照培养专利设计的微藻高通量培养体系,结合细胞组学技术,系统评价了氮源和盐度梯度下胶球藻C-169细胞的生长速率、生物量浓度和油脂积累能力。结果表明,该培养体系的均一性和稳定性良好,可实现微藻的高通量及多处理培养。富氮培养基可显著提高胶球藻C-169的细胞生长速率和生物量浓度,缺氮培养基显著驱动了细胞积累中性脂。在含1/4氮的培养基中藻细胞的生物量浓度是4倍氮培养基中的25%,而中性脂含量(平均荧光强度表示)则高达后者的16倍以上。在0~15‰盐度范围内胶球藻C-169的生长状况良好且无显著差异(p0.05),15‰以上盐度藻细胞生长受到明显抑制。10‰盐度下中性脂含量(以平均荧光强度表示)显著高于所有其他组(p0.05),说明该盐度有利于驱动细胞积累中性脂。     

不同碳氮组合对三角褐指藻兼养生长及脂质积累的影响

为了探讨兼养培养中不同碳氮组合对三角褐指藻(P.tricornutum)生长及脂质积累的影响,以葡萄糖为碳源,氯化铵为氮源,以不同的碳氮组合兼养培养P.tricornutum,用干重法测定P.tricornutum的生物量,三氯甲烷-甲醇法提取脂质,并采用GC分析脂肪酸组成。结果表明,兼养生长中P.tricornutum基于氯化铵消耗的细胞得率系数随着葡萄糖质量浓度的增加而降低,降低了对氮源的需求;在碳氮组合为葡萄糖质量浓度0.5 g/L,氯化铵浓度1.0 mmol/L的条件下,P.tricornutum生物量达最高,为1.25 g/L,脂质含量可达44.6%,不同碳氮组合对P.tricornutum脂质多不饱和脂肪酸(PUFA)和二十碳五烯酸(EPA)含量的影响不显著。     

香蕉低聚糖对鼠李糖乳杆菌增殖条件的优化

探寻香蕉低聚糖对鼠李糖乳杆菌的最佳增殖条件。以香蕉低聚糖为碳源,以鼠李糖乳杆菌的数量为指标,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法研究培养时间、低聚糖添加量、菌液浓度以及初始菌液pH对鼠李糖乳杆菌增殖数量的影响,建立各种因素与鼠李糖乳杆菌增殖数量关系的数学回归模型。结果表明:当以香蕉低聚糖为碳源时,对鼠李糖乳杆菌增殖的最佳条件为:培养时间37 h,低聚糖添加量为6 g/L,菌液浓度为2.2×10⁶ CFU/mL,pH为6.80。在此条件下,进行三次重复实验,实际测得的鼠李糖乳杆菌数量为1.5×10⁹ CFU/mL,取对数后得9.1706,与预测值的RSD值为0.149%。综上所述,本实验所得模型合适,回归方程对实验拟合度好,其最佳优化条件适合于鼠李糖乳杆菌的增殖。     

植物乳杆菌最适生长底物解析及高密度培养工艺

为提高植物乳杆菌的增殖浓度,分别测定菌株在添加不同氮源、不同缓冲盐、不同浓度的MnSO₄和不同促生长物质时菌株的生长浓度。结果表明,酵母类氮源是植物乳杆菌的最适氮源,缓冲盐在恒pH培养时对菌株生长无促进作用,锰浓度与最高活菌数呈正相关,在以酵母浸粉为氮源时植物乳杆菌培养不需要添加其他生长因子。进一步优化菌株的最适pH值和碳氮比,基于可耐受渗透压,优化恒pH培养和恒pH自动反馈补料培养基和培养工艺,得到各菌株的最适培养策略。3株菌的最适氮源添加量为40～45 g/L,MnSO₄的最适添加量为0. 25 g/L,最适碳氮比为对数生长期生长速率被抑制时的碳氮消耗比。恒pH 5. 5自动反馈补料培养植物乳杆菌X1,活菌数达到4. 1×10¹⁰CFU/mL;恒pH 5. 5分批培养植物乳杆菌N8,活菌数达到2. 9×10¹⁰CFU/m L;恒pH 6. 0分批培养植物乳杆菌N9,活菌数达到6. 2×10¹⁰CFU/mL。该研究结果的应用将显著提高植物乳杆菌的工业化生产效率。     

赖氨酸发酵工业化研究——赖氨酸流加发酵中氮源浓度的选择及控制模式

以黄色短杆菌(Brevibacteriumflavum)WSHL1为产生菌,研究确定了2.5L罐赖氨酸流加发酵中氮源浓度的初始值及过程控制模式。首先分析了不同初始有机氮源浓度对赖氨酸流加发酵过程菌体生长、产物积累以及微生物稳定性的影响,并得到适宜的初始有机氮源浓度为20g/L;在流加糖液中添加10g/L的有机氮源使发酵产酸和产物对耗糖转化率分别达到109.0g/L和38.5%。在分析pH值反馈控制铵离子浓度时的发酵液硫酸铵浓度变化过程的基础上,提出了葡萄糖浓度反馈控制铵离子浓度的基质流加模式。对铵离子浓度采取复合反馈控制方式后,发酵64h,赖氨酸盐酸盐浓度和产物对葡萄糖的转化率分别达到119.0g/L和40.2%。