发酵罐高密度异养培养小球藻的研究

文章研究了小球藻利用发酵罐进行高密度异养培养。通过对流加培养和半连续培养两种培养方式的研究,测定小球藻Y4的生长量和油脂含量,确定藻株维持稳定生长的最优培养条件。实验结果表明,pH=7,DO=20%,补料最佳C/N为100,补料适宜碳浓度为30 g/L,取料量为1/5,小球藻Y4可以实现高密度稳定生长,且油脂含量较高,促进了小球藻高密度培养的开发和利用。     

小球藻异养培养的研究进展

单细胞绿藻在水产养殖、环境保护、人类健康食品和重要生命活性物质生产等众多领域的研究与应用得到不断扩展,而如何高效培养出超高细胞浓度小球藻来满足各个应用领域的需要是我国亟待解决的藻类生物技术关键课题。主要针对小球藻的异养培养和重要生命活性物质的生产等方面的国内外最新研究进展进行了综述,并对重要的研究领域进行了展望。     

响应面法优化小球藻培养工艺的研究

小球藻的生长受到很多因素的影响,本文主要研究了容器厚度、培养基浓度、接种密度、不同钠浓度对其生长情况的影响。在单因素实验的基础上,采用响应面分析,优化培养条件为:容器厚度13. 18 cm、培养基浓度0. 457Z、接种密度(OD550) 0. 467、不同钠浓度比0.9。在此条件下,小球藻培养所得细胞干重最大为8. 439 g/L。     

大规模异养发酵培养小球藻USTB-01研究

采用异养小球藻USTB-01,分别在50、500 L和5 000 L发酵罐逐级放大进行异养发酵培养的优化控制研究.结果表明,随着小球藻异养培养过程中生物量的增大,按照3个不同阶段逐渐加大葡萄糖和硝酸钾(C/N质量比为20:1)分别作为碳源和氮源的流加量.可以大幅度提高小球藻USTB-O1的生长速度.72 h内,分别在50、500 L和5 000 L发酵罐进行异养发酵培养小球藻USTB-01过程中,都获得了质量浓度40 g/L以上的藻细胞干重,在培养物中保持低浓度的葡萄糖和硝酸钾在支持小球藻快速生长方面发挥了重要作用.无论在培养规模,还是在最终培养获得的藻生物量上,均取得了非常重要的研究进展.     

制备生物柴油用小球藻的油脂富集培养研究

研究了培养温度、光照强度、氮源及其氮含量对小球藻Chlorella spp的生长、油脂含量及脂肪酸的影响,以期获得最为适宜的富含油脂微藻的培养条件.采用比生长速率评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取微藻中的油脂,并采用气质联用和气相色谱分析微藻的脂肪酸纰成.研究结果表明.既能使微藻Chlorella spp良好生长又可提高其油脂含量的培养条件为:温度25℃、光照强度3 500 lux、添加氮源硝酸钠并使其含氮质量浓度为0.25 g/L,此时的油脂含量可达43.7%.微藻脂肪酸的组成以C16∶0、C18∶0、C18∶2为主,表明小球藻的主要脂肪酸组成为C16和C18脂肪酸.     

小球藻培养条件及其抑制α-葡萄糖苷酶活性的研究

通过对小球藻培养条件中初始pH值、接种量、培养温度、光照等因素进行研究,探讨小球藻的最佳培养条件,并对培养的小球藻提取物进行α-葡萄糖苷酶活性抑制实验。结果表明,初始pH值为7,接种量为100:10,培养温度为25℃/20℃(昼/夜),光照强度为10000Lx为小球藻的最佳培养条件;其水提物对α-葡萄糖苷酶活性的IC50值为3.14mg/mL,具有一定的抑制活性。     

生活污水培养小球藻生长条件及生长动力学研究

为了解小球藻培养过程中主要影响因素对其生长速度的影响及评估实现生活污水处理及生物质积累双重目标的可行性。实验探究单因素（光照强度、初始pH、接种浓度）影响情况下小球藻的生长速度变化，并利用动力学增长模型研究小球藻在生活污水中的生长模式。研究结果表明：在藻接种量为0.03 v/v（即微藻体积与生活污水体积比）、初始pH为3、温度25℃、光照强度为12 000 lux条件下小球藻的生长速度最快，生物产量可达0.022 9 g/L。对比Logistic、Gompertz、Richards三类动力学增长模型后，Logistic模型相对于另外两种模型可以较好的模拟出小球藻在生活污水中的生长趋势。但现有的动力学生长模型仍无法完全预测微藻的生长，应开发更稳健的动力学生长模型，以包括营养物质去除和藻类衰老死亡的过程。     

小球藻在餐厨沼液中的培养条件及效果研究

针对餐厨沼液资源化处理的需求，开展小球藻培养实验，研究小球藻在预处理后的餐厨沼液中培养条件、耐盐量以及主要污染物的去除情况。结果表明：餐厨沼液稀释至20%的浓度，pH 6～7，接种量OD680=0.1，含盐量<0.5%为最佳培养条件，此时，小球藻能有效去除沼液中82%的氨氮，但小球藻对沼液中的COD去除能力较弱。餐厨沼液中氨氮的去除，将有效降低后续处理的难度。     

基于发酵动力学模型的小球藻高密度发酵培养

构建了50 L发酵罐小球藻分批培养动力学模型,采用补料策略高密度发酵培养小球藻,考察了补料发酵过程中碳源的利用情况,采用实时荧光定量PCR技术分析了蛋白质合成关键酶二氨基庚二酸异构酶(dapF)、柠檬酸合成酶(CS)和葡萄糖?6-磷酸脱氢酶(G6PDH)的基因表达情况. 结果表明,小球藻经补料培养120 h,细胞生物量达106.65 g/L,平均生长速率为0.89 g/(L?h),葡萄糖的细胞得率为0.56 g/g,发酵过程中葡萄糖和尿素浓度对小球藻的dspF, CS和G6PDH基因表达量有重要影响.     

常用微生物培养有机质对小球藻生长的影响

为探求小球藻快速生长所需营养条件,选用3种实验室常用的微生物培养有机质蛋白胨、酵母提取物、牛肉膏,在一定的光照强度和温度下,比较其对小球藻生长的影响。结果表明,蛋白胨对小球藻生长的促进作用最大,其次是牛肉膏,酵母提取物几乎不能促进小球藻生长;在蛋白胨质量浓度为1.00%时,小球藻的生物累积量达到最高;考虑到经济成本,蛋白胨的质量浓度以0.60%为宜。     

小球藻在污水处理中的研究

藻类技术作为一项新的污水处理技术,符合生态学原理,既具有环保意义,又可节约资源.本文归纳了微型藻类中处理效果最好的小球藻在污水处理中的相关研究数据和结果,综述了国内外利用小球藻处理污水的研究现状及其发展趋势.     

小球藻处理养猪业沼液研究

利用不同浓度的沼液驯化小球藻(Chlorella vulgaris)得到耐高浓度沼液的优势藻株,然后用于处理养猪业沼液.结果表明:在曝气条件下培养小球藻能够高效利用沼液中的养分并使沼液得到高度净化.小球藻处理10 d后沼液中主要有机物指标:化学需氧量(COD)、悬浮物、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)分别下降到162.3、52、14.66 mg/L和7.57 mg/L,对应去除率分别为77.61％、91％、94.76％和80.03％.处理结果低于国标规定的集约化养猪业水污染物最高允许日排放质量浓度400、200、80 mg/L和8 mg/L.     

固定化小球藻去除氮磷的研究

使用海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)作为载体、以氯化钙(CaCl₂)和硼酸(H₃BO₃)为交联剂，制作固定化小球藻，在筛选最佳制备条件的基础上探讨固定化小球藻对人工废水和养殖用水的净化效果。结果表明，当SA和CaCl₂质量分数均为2%,PVA和H₃BO₃质量分数分别为1%和3%，交联时间为12 h时制备的固定化小球藻最佳。PVA质量分数为1%时固定化小球藻去除人工废水中的氨氮、亚硝态氮、硝态氮和总磷的效果最好，去除率分别为60.92%、77.04%、79.06%和83.38%。在草金鱼循环水实验中应用，固定化小球藻去除氮磷效果较对照组有显著优势。     

基于城市污水资源化的跑道池培养小球藻条件优化

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源。鉴于跑道池与污水处理厂的氧化沟在原理和结构上都具有许多相似之处,将氧化沟改造成用于微藻培养的跑道池,可以实现污水处理与微藻生物柴油生产的耦合。本文主要研究了藻种对温度和pH的适应性,并考察了小球藻在跑道池培养系统中的实际应用效果,探讨了利用城市污水连续培养小球藻工艺应用的可行性。结果表明：温度在20~40℃区间,蛋白核小球藻诱变株都能生长,小球藻可承受的pH范围为5.7~9.7。利用跑道池系统可以实现污水处理与微藻培养的耦合,蛋白核小球藻最高干重为0.2867g/L,最高油脂产量可达0.0696g/L,出水水质稳定达到国家排放标准。随着培养规模的扩大,跑道池培养工艺具有良好的应用前景。     

沼液培养对小球藻的生长与生化组分的影响

本文对小球藻在牛粪厌氧发酵的沼液中生长模型和成分(蛋白质,脂肪,脂和脂肪酸组成成分)以及沼液浓度对小球藻中营养物质的去除率进行了研究。结果表明,对于不同稀释(2、10、100、1000)倍数的牛粪厌氧消化沼液,稀释倍数越高,小球藻的生长速率越慢。然而,在稀释2倍的牛粪沼液中,小球藻在培养初期停止生长。利用修正的Gompertz模型对小球藻在不同牛粪浓度下的生长特点做了很好的预测(R~20.837)。在稀释倍数为10、100、1000的牛粪沼液中,硝酸盐的去除率分别为75.6%、22.8%和100%。蛋白含量分别提高了29.4%、27.6%和31.4%。然而总脂肪酸含量随稀释倍数的增加而减小,由22.2%降到了17.9%。此外,在沼液培养的小球藻中,还发现了C16:0、C18:0、C18:1以及C18:2的脂肪酸组成。     

小球藻吸收固定CO_2的研究

为研究小球藻吸收转化CO2的适宜条件,提高小球藻对CO2的利用率及生物转化量,在同一光照条件下,建立了光生物反应器培养小球藻的光衰减模型,研究通气速率、入口CO2的体积分数、初始pH、藻液接种质量分数等因素对小球藻固碳效果的影响。结果表明:光衰减系数与藻细胞浓度呈线性关系,小球藻光衰减模型为I=I0exp[-(0.104 9+0.336 5OD685)L],当通气速率为200 mL/min,入口CO2体积分数为10%,初始pH为9.0,初始藻液质量分数为0.1时,小球藻生长速率、生物量产率、固碳率及叶绿素含量均较高。结果对微藻固碳效率及机制研究有重要的参考价值。     

小球藻处理污泥提取液的试验研究

首先采用加热煮沸、超声波、厌氧发酵等不同的方法对污泥进行了预处理,其中超声波破碎处理污泥的效果较好。再利用小球藻处理预处理后的污泥提取液,结果表明,小球藻对提取液中COD、TN、TP均有较高的去除率,最大去除率分别为97.4%,92.8%,73.9%。     

普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基

采用单因素实验和均匀实验获得了适合于普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基(HA-SK培养基),其关键是C/N比和保证足够的C, N供应. 采用该培养基在摇瓶中异养-光自养串联培养普通小球藻,异养培养结束时细胞密度达13.17 g/L,经过36 h光自养培养后藻体蛋白质和叶绿素含量分别达49.75%和30.17 mg/g. 用5 L生物反应器和1 L平板光生物反应器串联培养,藻细胞密度最高可达15.36 g/L,藻体蛋白质和叶绿素含量分别达54.78%和31.23 mg/g. 表明采用HA-SK培养基进行异养-光自养串联培养可实现普通小球藻的高密度高品质培养.     

五种絮凝剂采收小球藻的研究

针对微藻采收成本过高的问题,研究了硫酸铝、氯化铁、氢氧化钠、壳聚糖和聚丙烯酰胺5种絮凝剂对小球藻的采收效果,并对絮凝前后小球藻细胞内总碳水化合物、总蛋白质和总脂的含量进行了比较;观察了培养液的回收利用情况。结果表明,硫酸铝浓度为0.05 g/L,絮凝70 min,絮凝效率98.7%;氯化铁浓度为0.10 g/L,絮凝70 min,絮凝效率93.5%;氢氧化钠浓度为0.6 g/L,絮凝100 min,絮凝效率98.3%;壳聚糖浓度为0.010 g/L,絮凝12 min,絮凝效率98.1%;聚丙烯酰胺浓度为0.025 g/L,絮凝12 min,絮凝效率94.6%;絮凝前后小球藻细胞内总碳水化合物、总蛋白质和总脂含量没有明显的差别;回收的培养液可以重复利用。综合考虑,壳聚糖作为絮凝剂具有良好的应用前景。