螺旋藻的光生物反应器高密度培养

利用自制的光生物反应器对螺旋藻的生长进行了研究。结果表明 :光照强度和液体循环速度对藻体细胞的生长有极显著的影响 ,培养温度对生长有显著的影响 ;通过流加和碳源的供给形式的改变等培养条件和培养工艺的改进使藻体的生长速率、生物量产率和生物量产量分别达到了 0 .4 1 1 /d、3 2 .2 5g/m2 · d和 3 .93 g/L的水平 ,最大生长速率达到了0 .566/d。     

4种富油微藻产业化应用前景比较研究

为了筛选具有产业化应用前景的富油微藻,以实验室保藏的4株淡水和海洋微藻为研究对象,在室外自然条件下利用光径为3 cm和5 cm板式光生物反应器通气分批培养,通过测定微藻培养物的生物量和总脂含量等指标,从中筛选生长速度快、生物量和总脂含量高的微藻。结果表明:4株微藻的生物量产率和总脂含量分别在0.099 g/(L·d)~0.201 g/(L·d)和20.4%dw~40.1%dw(%Dry weight)之间,分别是眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata)[0.201 g/(L·d),40.1%dw]、荒漠栅列藻(Scenedesmusdeserticola)[0.099 g/(L·d),30.8%dw]、双形栅藻(Scenedesmusdimorphus)[0.142 g/(L·d),20.4%dw]、若夫小球藻(Chlorallazofingensis)[0.155 g/(L·d),29.3%dw],其中最具产业化潜力的微藻为眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata),其总脂产量和单位体积总脂产率分别为1.409 g/L和108.353 mg/(L·d),其中二十碳五烯酸(EPA)含量占干重含量的7.2%,是较优的EPA生产原料。     

大规模封闭式光生物反应器培养小球藻效果试验

在海南室外进行吨级光生物反应器中培养小球藻试验。当地藻种最高藻细胞密度达到27.45×107cell/mL,每天采收培养水体30%,平均日产量达到0.378 g/L.d细胞干重。北方藻种最高藻细胞密度达到3.38×107cell/mL,细胞干重达到1.44 g/L.d。     

高产叶黄素小球藻(Chlorella sorokiniana)FZU60高盐度适应性驯化及表征

提高微藻耐盐性可减少培养过程对淡水资源的依赖,从而降低微藻基产品的生产成本。对高产叶黄素的小球藻(Chlorella sorokiniana) FZU60进行高盐度适应性驯化,分析了驯化过程藻细胞生长及细胞组成的变化,并对比了耐盐株和原始株的叶黄素生产情况。结果表明,经过长期的高盐度适应性驯化培养,最终可获得在50 g/L盐度下正常生长的小球藻FZU60耐盐藻株。与原始株相比,耐盐藻株的细胞体积增大、藻体颜色加深,其油脂和蛋白质质量分数均有所提高,色素含量无显著变化,但碳水化合物含量降低。在30 g/L盐度下,耐盐株具有较高的生物量产率767.89 mg/(L·d)和叶黄素产率5.62 mg/(L·d),分别比原始株提高了20.34%和20.31%。筛选获得的小球藻FZU60耐盐藻株具有更高的叶黄素生产能力,可为利用海水进行微藻叶黄素生产及降低生产成本提供合适的藻种来源。     

产油微藻的筛选及油脂含量测定

为了促进微藻领域研究和微藻生物燃料的生产,从潍坊地区多种生境中分离、筛选产油微藻,并对产油微藻生长情况和油脂积累情况进行研究。结果表明:共分离出49株微藻,其中产油微藻19株;产油微藻的生物量为1.39~6.36 g/L,油脂含量为11.16%~45.62%;6株油脂产率大于90mg/(L·d)微藻在培养的12~15 d产油能力最高,6株微藻最佳收获时间在培养后的14 d。     

一株荒漠产油微藻的筛选及其生长和产油的pH响应

从新疆荒漠盐碱水滩中采集水样,富集培养后进行微藻分离,从中筛选得到一株产油微藻DT025,对该微藻生长及油脂积累特性进行分析,并进行了分子生物学鉴定,探讨了不同p H对该微藻生长及产油的影响。结果表明,该微藻鉴定为小球藻Chlorella sp.,具有较好的环境适应能力和油脂积累能力,培养2 d即能迅速生长,培养4 d起开始大量积累油脂,培养8 d时油脂含量最高,可达37. 13%。该微藻有较好的pH耐受性,在pH 6. 0～9. 0之间均能较好地生长,适宜产油的p H范围是7. 0～8. 0,其中pH 7. 5时微藻的油脂产量与产率达到最高,分别为1. 580 g/L、0. 198g/(L·d)。此外,在pH 8. 0、8. 5时该微藻仍然具有相对较高的油脂产量与产率,分别达到1. 460g/L、0. 183 g/(L·d)和0. 859 g/L、0. 107 g/(L·d),体现出较好的耐碱产油能力。     

布那迪栅藻异养培养条件的优化和生化组成含量分析

研究了布那迪栅藻(Scenedesmus bernardii)异养培养条件及不同碳源、氮源对其生化组成的影响。结果表明:异养培养时所需的最佳碳源为葡萄糖,其最适质量浓度为50.0 g/L;最佳氮源为酵母提取物,其最适质量浓度为2.7 g/L;摇瓶培养时所获得的最大生物量达24.8 g/L。布那迪栅藻异养培养时细胞内主要积累碳水化合物,其含量达到细胞干重的58.2%,最高产率为1.05 g/(L·d);其次积累总脂,含量为细胞干重的30.9%,最高产率为0.64 g/(L·d)。     

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。     

共培养微藻Monoraphidium sp. FXY-10 与Chlorella sp. U4341提高油脂产率与沉降率

采用共培养技术,在异养条件下培养微藻Chlorella sp.U4341和Monoraphidium sp.FXY-10,提高两株微藻共培养的油脂产率;通过共培养方式促进微藻细胞的自絮凝,加速微藻细胞的沉降,以期降低微藻生物量的采收成本。结果表明:微藻Chlorella sp.U4341与Monoraphidium sp.FXY-10单独培养的油脂产率分别为272.07、268.54 mg/(L·d),而两株微藻共培养的油脂产率提高到315.60 mg/(L·d);两株微藻共培养后,自然沉降5 h,微藻细胞沉降率高于90%,远高于单独培养条件下的沉降率。因此,微藻的共培养技术有望成为解决微藻油脂产率低、采收成本高两大瓶颈问题的解决方案。     

三种饵料微藻半连续培养条件的研究

文章从起始密度和更新率两个方面对三种经济饵料微藻:小球藻、牟氏角毛藻和小新月菱形藻进行半连续培养条件的研究。实验表明,三种饵料微藻均可实现半连续培养;小球藻的最佳半连续培养条件是细胞起始密度4.2×107个/mL,日更新率为30%;牟氏角毛藻的最佳半连续培养条件是起始密度3.8×106个/mL,日更新率为40%;小新月菱形藻的最佳半连续培养条件是起始密度7.8×106个/mL,日更新率为40%。     

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。     

固定化热带假丝酵母发酵氨浸稻秸水解液生产木糖醇

采用海藻酸钙固定化热带假丝酵母细胞发酵氨水浸泡稻秸半纤维素水解液生产木糖醇。为了提高木糖醇的转化率,对发酵条件进行了研究。发酵在250 mL锥形瓶中进行。向水解液中补充适量氮源和营养盐等营养物质提高了木糖醇的生产速率,但木糖醇转化率没有因此而提高。适宜的初始pH和细胞干浓度分别为4-5和1.22 g/L。在这些条件下,进行了固定化细胞重复法较高浓缩度水解液的试验。结果发现,固定化细胞能在初始木糖浓度为104.2 g/L的水解液中重复批式发酵5次,木糖醇平均得率和生产速率分别为0.737 g/g和0.533 g/(L.h)。     

球形节杆菌C224分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸的条件优化及其动力学模型的构建

通过优化发酵条件,提高球形节杆菌C224菌株利用大米淀粉水解糖分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸的生产强度,并在此基础上构建其发酵动力学模型。在50 L的发酵罐上考察了通气量与葡萄糖浓度对2-酮基-D-葡萄糖酸发酵的影响,并基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物料平衡计算分别构建了菌体生长、产物形成和底物消耗的动力学模型。研究结果表明,通气量低于1.5 v.v-1.m-1时,发酵生产强度明显减小,糖酸转化率有所降低;发酵培养基中的葡萄糖浓度以120.0～180.0 g/L为宜,过高或过低对生产强度和糖酸转化率均有不利影响。在适宜的发酵条件下,球形节杆菌C224菌株分批发酵生产2-酮基-D-葡萄糖酸的生产强度达6.36～6.54 g/(L.h),糖酸转化率为0.96～0.97 g/g。所构建动力学模型的计算值与实验值拟合效果良好,各项模型的相关系数R2均大于0.95,说明其能够揭示球形节杆菌C224分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸代谢基本特征。     

THE ENHANCEMENT OF AMMONIA PRETREATMENT ON THE FERMENTATION OF RICE STRAW HYDROLYSATE TO XYLITOL

In xylitol fermentation from rice straw hydrolysate by Candida tropicalis As2.1776, ammonia steeping was employed to pretreat the rice straw. Experimental results showed that the content of toxic compounds created in the hydrolysis process, such as acetic acid and phenolic compounds, was greatly reduced and the fermentation of the hydrolysate was enhanced. Xylitol fermentation was investigated in flasks and a 2‐L bioreactor, respectively. The xylitol yield factor and volumetric productivity were 0.746 g/g and 0.686 g/(L·h) in the lab‐flask fermentation, respectively. The corresponding results conducted in bioreactor fermentation were 0.689 g/g and 0.697 g/(L·h), respectively.     

气生微藻Heveochlorella sp. Yu作为生物柴油生产原料的特性研究北大核心CSCD

为了拓展生物柴油原料来源,以气生微藻Heveochlorella sp. Yu为研究对象,通过测定其生长曲线、生物量、油脂产率、沉降率等,对其作为生物柴油生产原料的特性进行研究。结果表明,培养后气生微藻Heveochlorella sp. Yu的生物量为4.14 g/L,油脂含量为39.43%,油脂产率为181.38 mg/(L·d),2 h的自然沉降率为65.28%(可大幅浓缩水体,降低微藻的采收成本)。此外,该微藻能够产生γ-氨基丁酸(GABA),含量为9.50 mg/g。气生微藻Heveochlorella sp. Yu具有成为生物柴油原料的潜力,具有微藻油脂的开发价值。     

真菌固定床反应器发酵L(+)-乳酸的初步研究

研究了在5L发酵罐中采用纤维床固定化技术发酵生产乳酸过程不同溶氧量和固定化面积对乳酸发酵过程的影响,测定了不同固定化面积发酵过程中的氧传质系数。在通气率为1.0vvm和固定化面积为400cm2条件下,产酸速率为2.13g/(L·h),发酵液中乳酸最终浓度为73.1g/L,L(+)-乳酸光学纯度为98.9%,证明提高发酵过程中菌体层内部溶氧传质系数有助于增加乳酸产率。乳酸发酵液浊度0.49NTU,显著改善发酵液的流体力学条件,为应用膜生物反应器技术连续发酵生产乳酸奠定了基础。     

细胞稀释强化硅橡胶膜生物反应器连续乙醇发酵

通过原位重力沉降分离酵母和渗透汽化分离乙醇构建了细胞稀释连续乙醇发酵的硅橡胶膜生物反应器。采用酿酒酵母,以0.05/h的细胞稀释率在膜生物反应器中实现了170 h的连续稳定乙醇发酵。重力沉降分离酵母对硅橡胶膜生物反应器产生的细胞稀释作用可以通过反应器内酵母自身生长得到平衡,发酵液细胞浓度稳定在5g/L。渗透汽化原位分离使发酵液内乙醇浓度维持在50 g/L。细胞稀释膜生物反应器连续发酵的乙醇体积产率达到1.63 g/(L.h),相对于同等工艺参数的细胞封闭循环膜生物反应器连续乙醇发酵细胞比产率提高了31%。     

毕赤酵母表面展示米黑根毛霉脂肪酶发酵条件

在50 L发酵罐水平对影响毕赤酵母表面展示米黑根毛霉脂肪酶(Rhizomucor miehei lipase,RML)发酵因素进行了研究。最适初始菌体密度(OD600)约为250,最佳诱导pH为6.0;降低诱导温度能有效提高单位甲醇转化率,诱导温度为20℃和25℃时的转化率分别是30℃的1.56倍和1.32倍。在以上最适条件下单位干菌体展示酶活及生产强度分别达275.0 U/g和462.5 U/(L.h),比优化前提高54.5%。研究发现,山梨醇和甲醇混合补料有效地提高了诱导前期(t=12h)的产酶效率,当山梨醇和甲醇混合比例为1∶4及1∶5是以甲醇为单一碳源时酶活力的1.7倍。     

利用溶氧控制策略进行高密度和高强度乙醇发酵的初步研究

在搅拌罐式生物反应器中,考察了乙醇发酵过程中不同溶氧控制条件对菌体量和其它发酵参数的影响。结果表明,溶氧浓度和通气时间是影响菌体生长和乙醇发酵强度的重要因素。通过将溶氧控制在较为合适的水平,发酵48h,菌体密度达到5.5～6亿个/mL,发酵强度为2.7lg/(L·h),比传统发酵分别提高了200%和48.9%。为进一步深入研究溶氧控制策略,实现高密度和高强度乙醇发酵提供了依据。     

C. pasteurianum高产1,3-丙二醇菌株发酵条件的研究(Ⅱ)

确定了 1,3 丙二醇高产菌株 (Clostridium pasteurianum简写为CpN 3 8) 1,3 PD厌氧发酵最适 pH值、温度、时间、接种量分别为 7 0、3 0℃、40h、8% ;在最适发酵条件下 ,3 0L发酵罐中CpN 3 8菌株 1,3 PD产量为 49 0 7g/L ,生产率为 2 9 3 8g/ (L·d)。