优化营养方式强化蛋白核小球藻生物量及蛋白质和叶绿素生产

本文通过优化营养方式和培养条件,提高了蛋白核小球藻生物量及细胞内蛋白质和叶绿素含量。结果表明,葡萄糖浓度能显著影响蛋白核小球藻混养和异养生长的生物量浓度(p0.05),但不同硝酸钠浓度影响不显著。在葡萄糖浓度50 g/L、硝酸钠浓度3.75 g/L条件下,小球藻异养培养4 d,即可达到最高生物量浓度为21.31 g/L,显著高于盐度15‰条件下混养所得最高生物量浓度(14.32 g/L)(p0.05)。当葡萄糖耗尽,将小球藻细胞经含氮且不含糖的培养基适当稀释后进行光诱导培养,并优化硝酸钠浓度。发现在高异养细胞密度(11.09 g/L)下,采用硝酸钠浓度(3.75 g/L)和低光强(6,411±532 Lux)诱导培养藻细胞48 h,即可获得高蛋白质含量(54.10%)和高叶绿素含量(3.14%)的小球藻,相对于光诱导培养前,分别提高了207.74%和342.25%,蛋白质和叶绿素产率也显著高于单独混养或异养培养的最高值,分别达到1.32 g/(L·d)和0.09 g/(L·d)。     

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。     

蛋白质高产株小球藻MBFJNU-17的异养培养基优化

通过单因素试验筛选出以尿素作为小球藻MBFJNU-17异养培养基的单一氮源。以尿素作为氮源时,分批培养条件下小球藻的最高生物量达到10.85 g/L,蛋白质含量为44.5%,同时培养过程中藻液的pH相对稳定,更有利于藻细胞的生长。利用Plackett-Burman法选取了小球藻异养培养基中对微藻生长影响最显著3个因素。随后通过响应面法优化了3个因素的最佳质量浓度,分别为：葡萄糖41.53 g/L,尿素4.14 g/L,微量元素母液1.84 mL。优化后小球藻细胞干重从10.85 g/L提升至15.53 g/L,提高了43.1%,同时藻细胞蛋白质含量为52.3%。最后对小球藻蛋白与大豆蛋白在FAO/WHO/UNU模式下比较了必需氨基酸指数(essential amino acids index, EAAI),其中异养小球藻的EAAI为0.724,比大豆蛋白(0.657)更高。综合研究结果显示,通过优化小球藻MBFJNU-17培养基,获得了较高的藻生物量,且细胞蛋白质比大豆蛋白更具营养价值,可开发为动物饲料或人类食品蛋白质的优质原料。     

异养小球藻培养基优化筛选

异养小球藻生长周期较长,需要改进培养条件来提高效率。通过将异养小球藻接种到异养小球藻培养基和其它常用培养基用于对比培养后发现,氮含量高、氮源种类丰富的培养基可以有效促进异养小球藻生物量的增长。对异养小球藻培养基进行优化、补充氮源后,对比培养,发现改良后的异养小球藻培养基质量优于原有培养基。新培养基用于50L小试经过10d培养,细胞数最高值达到21.0亿,质量浓度达到126.3g/L,与原有培养基相比,发酵周期缩短5d。改良培养基对异养小球藻的细胞数与质量浓度增长最为有利。     

金属离子对小球藻Chlorella vulgaris生物量和总脂肪酸含量的影响的研究(英文)

本文研究了无光照异养条件下八种金属离子对小球藻Chlorella vulgaris的生物量和总脂肪酸含量(TFAC)的影响.Cu2+,Zn2+是小球藻生长的限制性营养因子,通过添加0.08 mg/L CuSO4·5H2O可使小球藻生物量从1.24 g/L提高到3.60 g/L;添加0.2 mg/LZnSO4·7H2O,可使小球藻生物量从1.71 g/L提高到3.96 g/L.Mg2+缺失条件可得到最高总脂肪酸含量,但是生物量有所减少.Mo6+,Mn2+和Fe3+对小球藻的生物量和油脂含量无明显的影响,说明这些金属离子对小球藻的生长没有特殊的贡献.提高Fe2+的浓度有利于总脂肪酸的提高.添加50 mg/L和100 mg/L的CaCl2·2H2O可分别得到最大生物量和最高总脂肪酸含量.     

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℃。     

小球藻异养培养的研究

通过单因子试验，研究了椭圆小球藻L1藻株异养培养发酵的最佳条件分别为：葡萄糖10g/L，尿素0.2^1g/L的BG-11培养基，培养温度25℃～30℃，培养基起始pH为5.5～6.5,250mL三角瓶装液量为100mL，接种量10%，在此基础上，进行了2L发酵罐培养实验，获得了干重5.42g/L的生物量，约为自养培养获得生物量的20倍。对异养与自养灌细胞内主要营养成分的分析结果表明：异养小球藻总脂含量升高，蛋白质及灰分含量下降。     

培养条件对湛江等鞭金藻生长和油脂产率的影响

为提高微藻油脂产率和优化培养条件,以湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)为研究对象,探讨了营养方式、光强和NaNO_3浓度对微藻生长和产物积累的影响以及培养过程中氮消耗与微藻生长间的关系。结果表明,湛江等鞭金藻生长越快,对氮的吸收越多,兼养较光自养和光异养消耗更多的氮以满足生长需要。充足的氮源和兼养培养条件下,蛋白质积累较多;氮浓度和光强较低条件下,油脂积累较多。光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为75 mg/L、光异养条件下油脂含量最高为46%,生物量质量浓度为0. 46 g/L;光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为750 mg/L、兼养培养时生物量质量浓度最高为2. 20 g/L,油脂含量为32. 77%。综合考虑油脂产率和节约成本等因素,湛江等鞭金藻最高油脂产率80. 06 mg/(L·d),在光强为100μmol/(m2·s)、NaNO_3质量浓度为375 mg/L、兼养培养条件下获得,此时多不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量也较高(30. 82%),因此是生产微藻油脂的合适条件。     

异养小球藻对铁、锌和钙的生物富集作用研究

本文研究了异养培养条件下,小球藻对微量元素铁、锌、钙的生物富集作用。研究表明,异养小球藻对于三种这微量元素有着不同的富集能力,当铁、锌、钙三种金属离子的浓度分别保持在0.36mmol/L、0.60mmol/L和1.50mmol/L时,小球藻生物量分别达到2.85g/L、3.025g/L和3.425g/L,同时小球藻胞内铁、锌、钙含量分别为0.688mg/g、0.131mg/g和0.125mg/g,与使用对照培养基的结果相比有显著增加。在500L发酵罐中进行补料分批培养,异养小球藻最高细胞密度可达到57.000g/L,胞内铁、锌、钙的含量也分别增加到0.128mg/g、0.051mg/g和0.585mg/g。本研究结果对于开发具有多重保健功能的小球藻食品具有重要意义。     

不同营养元素对小球藻Chlorella sorokiniana C74生长的影响

以小球藻(Chlorella sorokiniana)为研究对象,考察了不同的培养基,不同的氮源,氮浓度和磷浓度对其细胞生长及营养成分的影响。结果表明,小球藻细胞生长最佳培养基为BBM培养基。不同培养基对其油脂、蛋白质和色素含量影响较小,BG-11培养基下多糖含量(44.46%)明显高于其他培养基。以甘氨酸为氮源时小球藻的生物量、油脂、蛋白质、多糖和色素含量均高于其他组。小球藻细胞生长最佳氮浓度为13.33mmol/L,缺氮情况下生物量、油脂、蛋白质和色素含量较低,但多糖含量较高,约为其他组的2倍。小球藻细胞生长最佳磷浓度为1.72mmol/L。随着磷浓度升高,小球藻生物量、油脂和蛋白质含量先增大后降低,多糖和色素含量随磷浓度升高略有降低。     

异养小球藻生物富集Cr~(3+)的研究

研究了异养条件下 pH、Cr3 + 浓度、温度、氮源等对小球藻富集Cr3 + 的影响 ,并对小球藻生物富集Cr3 + 的过程和机制进行了初步研究和探讨。结果表明 ,在pH 4 .5～ 5 .0、Cr3 +质量浓度为 5mg/L、温度为 30℃的条件下 ,以KNO3 为氮源进行Cr3 + 的富集可以获得较高的生物富集量 (336mg/kg)和铬利用率 (39 2 2 % ) ;小球藻生物富集Cr3 + 的机制包括表面吸附和主动运输 ,在小球藻生长的抑制期和衰亡期表面吸附占主导作用 ,而对数期和稳定期主动运输占主导作用     

两种微藻对高浓度酵母发酵废水中细胞耐受能力的比较

本文研究了蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa,简称C. py）和二形栅藻（Scenedesmus dimorphus NIES-119,简称NIES-119）在异养生长中对蔗糖的耐受浓度,进而比较了对高浓度酵母发酵废水的细胞耐受性。结果表明,C. py和NIES-119在蔗糖浓度高达70 g/L的培养基中仍有高比生长速率（0.90 d-1和0.63 d-1）,最大生物量浓度可达到3.37 g/L和2.84 g/L。酵母废水添加糖蜜后,COD可高达104~105 mg/L并伴随有总氮、总磷的高浓度,C. py和NIES-119在这类废水培养基中的最高比生长速率为0.43 d-1和0.42 d-1,最大生物量浓度可达到1.95 g/L和1.70 g/L,均极显著高于不加糖蜜的废水培养基中的最高值;同时,C. py对废水培养基中COD、总氮、总磷的最高去除率分别高达34.56%、20.00%和20.63%,NIES-119则分别高达21.46%、31.25%和16.11%。结果说明这两种微藻在耐受高浓度酵母废水、通过生长净化废水中都具有巨大潜力。     

响应面法优化小球藻培养基

为了提高小球藻的生物量,对BG11培养基的成分进行了响应面优化。通过单因素实验筛选出了适合小球藻生长的最佳碳源、氮源分别为葡萄糖和尿素,并发现适量添加海绿素可显著促进小球藻的生长。利用Minitab软件设计Plackett-Burman实验筛选出了影响小球藻生长的三个最重要因子;通过Box-Behnken实验及响应面分析确定了三个因子的最佳浓度:磷酸氢二钾58mg/L,硫酸镁162mg/L,海绿素198μL/L。用优化后的培养基培养小球藻,48h后的藻细胞干重达10.09g/L,比优化前提高了61.2%,油脂及蛋白质产量分别达3.62和3.81g/L。     

产油脂小球藻的筛选及其培养基的研究

从7株不同的小球藻中筛选到1株油脂产率较高的普通小球藻C.vulgaris No.1,研究了含氮量不同的培养基对其生长和油脂积累的影响,并用气相色谱法分析其脂肪酸组成.结果表明,高氮培养基有利于C vulgaris No.1的生长,生物量达到1.231 g/L.高氮培养基中的油脂产率最高,达到0.255 g/L,为低氮培养基中的油脂产率的2倍;SE培养基中C.vulgaris No.1的油脂积累也高于低氮培养基.气相色谱分析小球藻主要含十六碳脂肪酸和十八碳脂肪酸,总不饱和脂肪酸含量达80%左右,脂肪酸组成与植物油相似,可作为生产生物柴油的原料.     

不同营养方式对普通小球藻生长特性和细胞组成的影响

采用自养、异养和混合培养3种营养方式对普通小球藻进行了培养,分析了3种培养方式下小球藻的生长曲线、比生长速率和产率、培养基中pH和葡萄糖的变化,测定了藻细胞的光合色素、蛋白质和油脂含量及其产率。结果表明:混合营养条件下小球藻的比生长速率为自养的4.25～4.43倍、异养的0.78～1.00倍,产率为自养的5.79～6.27倍、异养的1.11～1.31倍;混合营养条件下,单位体积小球藻培养液中总叶绿素、蛋白质和油脂的产率分别为3.62 mg/(L·d)、53.41 mg/(L·d)和44.65 mg/(L·d),均高于自养和异养培养。研究认为,混合营养方式更加符合微藻生长的实际环境,是高密度、高含量活性物质培养微藻的理想方式,具有潜在的应用价值。     

小球藻优良藻种的选育与特性研究

本文研究了在相同培养条件下,11株小球藻的生长、光能利用率、色素以及蛋白质含量。实验结果显示,分离自成都本地的小球藻C5生长速度上具有很强的优势,达到0.031 g/(L?d) ,可溶性蛋白含量为44.73%,叶绿素含量达到29.05 mg/g,类胡萝卜素的含量达到15.35 mg/g。因此,实际生产过程中可以选用小球藻C5作为生产藻种。     

不同培养模式对微藻Chlorella vugaris代谢与蛋白质组分的影响

研究不同培养模式对小球藻蛋白合成的影响。分别采用自养、异养和混养模式培养小球藻生产蛋白质。结果为混养时藻细胞更易积累生物量,其比生长速率和产率高达0.526 d-1和0.318mg/(L·d),且其蛋白质质量分数和产率分别为35.6%和0.097 g/(L·d),自养时蛋白质质量分数却最高为52.1%;3种方式培养小球藻均含18种氨基酸,且必须氨基酸比例均超过总的40.0%;异养和混养方式下各氨基酸组成比例基本相似,而与自养时相比,Cys-s、Tyr和Met比例差异显著,Cys-s比例分别高了约78.57%,而Tyr及Met分别低27.59%和33.33%左右。营养方式显著影响小球藻蛋白质合成及氨基酸组成比例。     

模拟葡萄汁中可同化氮和还原糖对酵母发酵特性的影响

为研究葡萄汁中可同化氮和还原糖对酵母发酵特性的影响,设计150、240、330、420、500?mg/L可同化氮质量浓度和170、200、230?g/L还原糖质量浓度,共计15?个处理,测定了模拟葡萄汁酒精发酵过程中酵母生长、还原糖消耗和可同化氮消耗的变化。结果表明,模拟汁中可同化氮质量浓度过低（150?mg/L）则不能充分满足酵母生长的需要,同时限制了酵母的还原糖消耗速率,通过提高初始还原糖质量浓度至200?g/L可促进酒精发酵进行;酵母在初始可同化氮质量浓度高于240?mg/L的模拟汁中可以正常生长,此时初始还原糖、可同化氮质量浓度对酵母生长量均无显著影响,还原糖含量最直接影响酿酒酵母菌株的发酵特性,决定发酵时间长短,表现为在初始还原糖质量浓度较低（170?g/L）的模拟汁中,酵母生长速率随着模拟汁初始可同化氮质量浓度的升高而加快,在初始还原糖质量浓度较高（200～230?g/L）的模拟汁中,酵母生长速率不受初始可同化氮质量浓度的影响;当模拟汁初始可同化氮质量浓度高于330?mg/L时,酵母对可同化氮的消耗开始出现剩余,剩余量随着模拟汁初始可同化氮质量浓度的升高而增加,此时可同化氮质量浓度能够充分满足酵母可同化氮代谢的需要,且酵母对可同化氮消耗量随着初始还原糖质量浓度的增加而略有减少。     

利用甲醇厂CO_2尾气培养小球藻

利用甲醇厂所排放的高浓度CO2尾气培养小球藻,研究不同的通气方式、培养方式对小球藻生长的影响。实验结果表明,当通气速率为300 mL/min、CO2浓度为10%并以10 min/h的间歇通气方式培养时能够提高小球藻的生物量,生物量和产率分别为0.681 g/L和0.082 g/(L.d)。对氮源和磷源采用补料的方式进行培养时对小球藻生长具有促进作用,最高生物量和产率分别达到0.789 g/L和0.088 g/(L.d)。当培养基的更新率为20%时能够获得较高的生物量。利用醋酸进行兼性培养时,一次性添加50～125μL/L醋酸都可促进小球藻生长,每日添加10～25μL/L的醋酸时,可明显促进小球藻生长,最高生物量和产率分别为0.933 g/L和0.111 g/(L.d),分别是空气对照的1.3倍和1.4倍。说明利用甲醇厂高浓度CO2尾气培养小球藻提高生物量是可行的。