不同诱导条件强化佐夫色绿藻积累虾青素

佐夫色绿藻具有多种营养生长方式且可以在诱导条件下合成虾青素,是一种藻源天然虾青素生产的新型替代微藻。本研究系统探讨了以醋酸钠为碳源时,醋酸钠浓度、补料方式、p H以及乙醇对色绿藻积累虾青素的影响,并在室外300L管道光生物反应器中对上述优化的诱导条件进行放大验证。结果表明:采用2.5 g/L醋酸钠、每6 d补加2.5 g/L醋酸钠、培养基p H控制在6.5～8.3和添加2%乙醇时,虾青素的含量最高为3.71 mg/g,较优化前的虾青素的含量提高了31.71%,产量为5.37 mg/L。在室外300 L管道光生物反应器中,其最高虾青素含量和产量分别为3.44 mg/g和1.10 mg/L。本研究采用不同诱导条件强化佐夫色绿藻胞内虾青素的积累,验证了佐夫色绿藻在户外光生物反应器规模诱导培养以生产虾青素的可行性。     

佐夫色绿藻高产虾青素的诱导条件及发酵工艺优化

本研究了不同诱导条件及光发酵罐培养工艺对混养佐夫色绿藻的影响,通过参数优化提高了藻细胞生物量和虾青素积累量.本研究首先系统地比较了在摇瓶系统中不同混合碳源和过氧化氢浓度对佐夫色绿藻的生长和虾青素积累的影响,并在光发酵罐中研究了恒定高光强、低光强-高光强以及低光强-高光强-补加过氧化氢三种不同发酵工艺对佐夫色绿藻积累虾青...     

硝氮质量浓度和温度在不同培养模式下对雨生红球藻生长的影响

探究了自养和异养条件下,硝氮质量浓度和生长温度对雨生红球藻生长的影响,以及自养胁迫阶段不同胁迫温度(30,35,38℃)对虾青素积累的影响。研究结果表明:雨生红球藻在异养条件下的最高生物量(3.319 g/L)远高于自养条件下最高生物量(0.687 g/L),生物量提高了84%。自养条件下虾青素最高质量分数为2.264%,异养条件下虾青素最高质量分数为3.199%,比自养条件下虾青素最高质量分数提高41.29%。异养生长具有明显的生长优势,此条件下最适碳源为乙酸钠质量浓度1.5 g/L,最适硝氮质量浓度浓度为0.5 g/L,最适生长温度为22℃,最佳胁迫温度为30℃。     

高产虾青素的雨生红球藻胁迫条件和中试研究

探究雨生红球藻在不同培养条件和规模下积累虾青素的情况,结果表明在缺氮、光强6 000~8 000Lux、装液量100 m L/500 m L三角瓶的条件下虾青素含量可达藻细胞干重的(4.20±0.19)%,质量浓度为(59.23±2.13)mg/L。平板式光照生物反应器中试实验表明,绿色营养阶段在室内和半室外培养时,培养液中的生物量可达到0.88 g/L与1.04 g/L,进入稳定期前生产率分别为0.048 5 g/(L·d)和0.057 1 g/(L·d),红色胁迫阶段在半室外的培养条件下生物量可达到1.17 g/L,藻细胞中虾青素含量为1.49%,单位体积虾青素产量为17.49 mg/L,虾青素生产率为1.05 mg/(L·d)。     

乙醇对法夫酵母发酵合成虾青素的影响

利用摇瓶培养法夫酵母JMU-MVP14菌株,通过乙醇传感器检测乙醇含量,研究乙醇对法夫酵母细胞生长及虾青素合成的影响。结果表明,在10 g/L和20 g/L葡萄糖初始培养基中分别添加1～2 g/L乙醇时,均可提高虾青素的产量;而添加高浓度乙醇,则会抑制细胞生长和虾青素的合成。以10 g/L葡萄糖为初始培养基,控制发酵中恒定乙醇浓度为2 g/L,虾青素质量浓度可达到50.1 mg/L,比只添加2 g/L乙醇提高了20.3%,且虾青素细胞产率达到13.1 mg/g,葡萄糖的利用率能达到77.2%以上,说明恒定乙醇控制策略更有利于法夫酵母虾青素的合成。在10 g/L初始葡萄糖浓度,恒定乙醇浓度2 g/L,并每24 h补加5 g/L葡萄糖的优化条件下,虾青素产量最大值达到55.3 mg/L,虾青素细胞产率为19.7 mg/g,比对照组(14.1 mg/g)提高了39.7%。     

两阶段法培养红法夫酵母生产虾青素

在法夫酵母生长过程中,培养基组成是影响细胞生长和虾青素产量的重要因素。文中通过正交设计和响应面优化方法分别对红法夫酵母生长阶段培养基和虾青素合成阶段的培养基进行了优化研究。结果表明,碳源和氟源浓度对红法夫细胞的生长及虾青素的合成有明显影响,浓度为20 g/L的葡萄糖有利于细胞的生长;而50 g/L左右的葡萄糖和高C/N有利于虾青素的合成。在此基础上提出了两阶段发酵方案。经过两阶段发酵,红法夫酵母生物量和虾青素产量达到16.8 g/L和15.015 mg/L,分别比分批培养提高了56.3%和28.7%。     

优化碳源提升法夫酵母虾青素产量和占类胡萝卜素比例

为进一步提升法夫酵母虾青素产量和虾青素占类胡萝卜素比例,考察了大宗碳源及其组合对法夫酵母细胞生长和虾青素生产的影响,并在70 L发酵罐上进行配比确定,在10 m3发酵罐上进行中试放大。结果表明:有利于细胞增殖的碳源为糖蜜、葡萄糖、麦芽糊精和麦芽糖浆,有利于类胡萝卜素合成的为麦芽糊精、麦芽糖浆、淀粉水解液和蔗糖,有利于虾青素合成的为麦芽糊精、淀粉水解液和麦芽糖浆;不同碳源组合中,糖蜜或葡萄糖与麦芽糊精组合时虾青素产量最高,分别达到(58.7±1.2)、(55.1±0.8)μg/m L;在70 L发酵罐中,葡萄糖和麦芽糊精质量比为1∶1时较佳,虾青素产量和干菌体虾青素含量分别为(341.0±7.2)μg/m L和4.08 mg/g(细胞干重);在10 m3发酵罐中进行工艺放大,虾青素产量和虾青素占类胡萝卜素比例分别为(360.3±0.8)μg/m L和42.2%,干菌体虾青素含量为3.88 mg/(g细胞干重),稍低于小试。该研究确定了法夫酵母虾青素生产的碳源种类和混合补加比例,为虾青素商业化生产提供了重要参考。     

补料工艺对乳杆菌CHU-R产虾青素的影响

天然虾青素具有极强的抗氧化性,为满足虾青素的市场需求、实现其大规模工业化生产,有必要研发一种简单高效的发酵工艺。采用产虾青素乳杆菌CHU-R为供试菌株,在5 L反应器中以分批发酵为对照,分别进行以过程pH、总糖消耗、过程DO为补糖依据的补料分批发酵。相对分批发酵,3种补料方式均可显著提高植物乳杆菌CHU-R的生物量和虾青素积累量,其中以过程DO为补糖依据的补料分批发酵中乳杆菌CHU-R的生物量和虾青素积累量可达到最高,分别为39.73 g/L及1.88 g/L,比对照分别提高2.6和2.8倍。该发酵全程保持较高的溶氧量和较低却足够的糖浓度,有利于乳杆菌CHU-R生长和虾青素积累,同时可为虾青素工业化生产提供数据参考和理论指导。     

豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素的研究

在豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素进行了研究,结果表明,黄浆水中添加6g/L乙醇,可提高生物量、虾青素含量以及虾青素产量,但发酵周期有所延长;黄浆水中添加10g/L葡萄糖,有利于酵母菌的生长和提高虾青素产量。     

混合培养对雨生血球藻虾青素产量的影响

研究了不同光照强度及添加不同葡萄糖量进行混合培养对雨生血球藻虾青素产量的影响.研究表明,单位体积培养液虾青素产量因光照强度和葡萄糖添加量不同而不同,在光照强度为2500lx以及葡萄糖添加量为3g/L时,虾青素产量最高.光照强度和葡萄糖添加浓度对虾青素产量具有交互影响.通过中心组合试验,确定混合培养条件下达到最高虾青素产量所需要的葡萄糖添加量及光照强度分别为3.1616g/L和2605.66lx.此时的虾青素产量为41.06mg/L,是自养培养时的2.02倍.     

EMPLOYMENT OF ORGANIC ACIDS TO ENHANCE ASTAXANTHIN FORMATION IN HETEROTROPHIC CHLORELLA ZOFINGIENSIS

The green alga Chlorella zofingiensis produces significant amounts of the valuable ketocarotenoid astaxanthin under heterotrophic growth conditions. In this study, pyruvate, citrate and malic acid were investigated, for the first time, to promote the formation of secondary carotenoids including astaxanthin in C. zofingiensis in the dark. The addition of pyruvate, citrate and malic acid into the culture medium at a concentration above 10 mM stimulated biosynthesis of astaxanthin and other secondary carotenoids. The addition of 100 mM pyruvate enhanced the yield of astaxanthin from 8.36 to 10.72 mg/L, representing an increase of 28.2%. Citrate and malic acid also had stimulatory effects on the formation of astaxanthin. The results showed that organic acid supplementation was potentially useful for commercial production of astaxanthin by C. zofingiensis in dark heterotrophic culture.

PRACTICAL APPLICATIONS

This article revealed, for the first time, that the organic acids including pyruvate, citrate and malic acid could enhance the production of secondary carotenoids including the highly valuable product astaxanthin in the green alga Chlorella zofingiensis using fermentation technology. This research contributed significantly to our understanding of the synthesis of astaxanthin in green algae in dark heterotrophic cultures which would facilitate scale-up of the process to an industrial scale. In practice, organic acids could be used to effectively induce the formation of astaxanthin by C. zofingiensis during fermentation using organic carbon substrates as carbon sources, and at the same time to help adjust pH values favorably for astaxanthin production by C. zofingiensis in the fermenter.     

培养条件对蛋白核小球藻生长及油脂合成的影响

以富油蛋白核小球藻为出发藻株,研究自养、异养和混养培养模式对小球藻生物量和油脂含量的影响,以及异养发酵培养基葡萄糖质量浓度、氮源种类及质量浓度对小球藻生长的影响。结果表明,与自养和混养培养模式相比,采用异养发酵方式培养蛋白核小球藻可获得最大的生物量和油脂含量。通过气相色谱法测得异养蛋白核小球藻油主要脂肪酸为棕榈酸(36.07%)、油酸(34.26%)、亚油酸(20.17%)和亚麻酸(6.12%)。经单因素试验优化得到最适蛋白核小球藻生长异养发酵培养基的葡萄糖质量浓度为60 g/L,最适的氮源为酵母粉,质量浓度为4 g/L,在此条件下经192 h发酵,蛋白核小球藻生物量可达12.43 g/L,油脂产量为5.45 g/L。研究结果表明,异养发酵培养获得的蛋白核小球藻油是一种潜在且可再生的新油源。     

不同碳源对粘性红酵母WP3生长及类胡萝卜素产量的影响

研究了不同碳源及含量对粘性红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）WP3生长及类胡萝卜素积累的影响。结果表明,在所研究的碳源中,葡萄糖有利于生长,而果糖有利于类胡萝卜素积累。在碳源含量为40 g/L,果糖和葡萄糖比例为7∶1,果糖含量为35 g/L,葡萄糖含量为5 g/L时,粘性红酵母WP3的生物量为7.94,类胡萝卜素产量达到556.84 μg/L,对粘性红酵母生长及类胡萝卜素合成有利。     

无机盐和碳氮源对噬夏孢欧文氏菌积累类胡萝卜素的影响

供试的8种无机盐中,MgSO4的单因子效应最好,可促进噬夏孢欧文氏菌（Erwinia uredovora）的生长和类胡萝卜素合成。在供试的4种碳源中,葡萄糖是最适碳源。噬夏孢欧文氏菌不能利用无机氮源,在供试的有机氮源中以酵母膏最有利于类胡萝卜素合成。培养基中的含碳量保持在2．45～4．90g/L,含氮量保持在1．60～2．40g/L时,对噬夏孢欧文氏菌生长和类胡萝卜素合成均为有利,培养基的最适C:N为2．5:1。类胡萝卜素稳定性的初步实验证明,所得到的类胡萝卜素丙酮溶液在常温下稳定性较差,容易分解。高效液相色谱法（HPLC）测定结果表明,从噬夏孢欧文氏菌细胞得到的天然色素成分比较复杂,在菌体中共检测到11种色素成分。     

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。     

Lipid accumulation and growth characteristics of Chlorella zofingiensis under different nitrate and phosphate concentrations

To evaluate the potential of the green agla Chlorella zofingiensis as a feedstock for biodiesel production, the effects of nitrogen and phosphate on lipid accumulation and growth of C.?zofingiensis were studied. The maximum specific growth rate (μ(max)) reached 2.15?day(-1) when the concentration of NaNO(3) and K(2)HPO(4)·3H(2)O was 1.0?g?L(-1) and 0.01?g?L(-1), respectively. The lipid contents of C.?zofingiensis grown in media deficient of nitrogen (65.1%) or phosphate (44.7%) were both higher than that obtained from cells grown in full medium (33.5%). The highest lipid productivity (87.1?mg?L(-1)?day(-1)) was also obtained from cells grown in nitrogen deficient media, indicating nitrogen deficiency was more effective than phosphate deficiency for inducing lipid accumulation in C.?zofingiensis. In addition, the feasibility of cultivating the alga in 60?L flat plate photobioreactors and 10?L bottles outdoors for biodiesel was also tested. It was found that C.?zofingiensis could adapt to fluctuating temperatures and irradiance of outdoors and the highest μ(max) and lipid productivity could reach 0.362?day(-1) and 26.6?mg?L(-1) day(-)(1) outdoors, respectively. The lipid production potential of C.?zofingiensis is projected to be 31.1?kg?ha(-1)?day(-1) in outdoor culture. These results suggested that C.?zofingiensis is a promising organism for feedstock production of biofuel and can be used in scaled up culture outdoors.