排碱渠水中产油微藻分离鉴定及培养产油

针对新疆地区经排碱渠排放的大量盐碱水,目前仍缺乏资源化利用,不但造成水资源浪费,也对周边土壤生态环境带来严重威胁。该研究从排碱渠水中分离得到一株产油微藻WY205,经鉴定为小球藻(Chlorella sp.),在此基础上,以排碱渠水为培养基质,考察了补充有机碳源对该藻生长及油脂积累的影响,以及微藻的盐耐受性、在半连续培养模式下该藻的生长与产油稳定性。结果表明,补充适量有机碳源可有效提高微藻生长速率和油脂产量,微藻油脂积累过程属于生长偶联型,Logistic方程和Gaden生长相关模型方程可较好地描述该藻的生长和油脂生成动力学过程,添加2.5g/L葡萄糖可获得最大生物量(3.03 g/L)和最高油脂产量(1.26 g/L),分别为不加糖处理的1.35、2.21倍。培养基中Na~+添加至5 g/L时(折合NaCl 12.72 g/L),微藻油脂产量比排碱渠水原液培养处理(Na~+浓度2.64 g/L)提高了21.69%;继续增加Na~+浓度至10 g/L(折合NaCl 25.43 g/L),微藻油脂产量相比排碱渠水原液处理依然提高了10.84%,说明该藻具有较高的盐耐受性。经60 d共6个周期的半连续培养,该藻生物量和油脂产量无显著(P0.05)变化,表现出良好的适应性和稳定性。该研究表明利用排碱渠水培养产油微藻可行,可为排碱渠水的资源化利用提供技术参考。     

低氮胁迫对蛋白核小球藻生化组分和絮凝性能的影响

【目的】蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 蛋白含量高，富含各种必需氨基酸和多种营养保健因子，2012年被我国增列为新资源食品。本文以蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 为材料，研究低氮胁迫对自养和兼养来源的藻细胞生化组分和絮凝性能的影响，为开发应用提供技术支撑。【方法】分别以BG11基本培养基和BG11添加10 g/L葡萄糖接种培养蛋白核小球藻，获得自养和兼养来源的种子藻细胞。以BG11基本培养基中18 mmol/L硝酸钠为正常供氮对照，设置硝酸钠水平为3、6、9 mmol/L的低氮胁迫培养基。种子藻细胞培养14天后，分别采用干重法、脂染色法测定藻细胞干重生物量和总脂含量；蛋白和淀粉含量的测定采用紫外分光光度法；用三维荧光光谱分析藻细胞胞外聚合物 (extracellular polymeric substances，EPS) 组分和含量。【结果】1) 自养与兼养来源的蛋白核小球藻在低氮胁迫处理下均能生长，自养来源藻细胞更能迅速感应低氮胁迫的条件变化，转接后第1天即开始快速生长。四个胁迫处理中，以硝酸钠6 mmol/L组藻细胞干重和油脂含量最高。该低氮胁迫培养4天后，所有藻细胞样品生长到达稳定期，此时自养与兼养来源的藻细胞干重分别为2.56 g/L和4.62 g/L，藻细胞油脂含量分别为15.5%和39.3%，与正常对照组 (硝酸钠 18 mmol/L) 相比均显著增加。2) 低氮胁迫处理能提高蛋白核小球藻的油脂产率。其中6 mmol/L胁迫处理4天后，兼养藻细胞油脂产率最高，达到129.56 mg/(L·d)，同比是自养来源藻细胞的7.95倍。3) 兼养组藻细胞胞内外蛋白、淀粉 (多糖) 初始含量显著高于自养组。藻细胞油脂、蛋白、淀粉含量在低氮胁迫处理培养2天或3天内均显著下降，之后低氮胁迫组藻细胞胞内外蛋白含量持续下降，细胞油脂与胞内淀粉含量开始回升，在第4天出现明显的拐点。4) 6 mmol/L低氮胁迫处理4天后，自养来源藻细胞中，对藻细胞絮凝有促进作用的蛋白类色氨酸物质含量比对照组增加40.3%，兼养来源藻细胞蛋白类色氨酸物质和对藻细胞絮凝有抑制作用的胡敏酸和富里酸类腐殖酸物质的含量分别为对照组的83.6%、74.8%和54.8%。兼养和自养组藻细胞自絮凝率分别为78.5%和80.3%，均比对照组显著提高。【结论】自养与兼养来源的蛋白核小球藻对低氮胁迫处理的响应存在差异，藻细胞生化组分含量变化受培养基供氮水平和培养时间的影响。低氮胁迫通过影响藻细胞促进和抑制藻细胞自絮凝的生化组分的比例，显著提高其收获期的自絮凝率。针对供试藻种，以硝酸钠6 mmol/L低氮胁迫处理4天对蛋白核小球藻的油脂产率和絮凝性能的提升效果最佳。     

一株酵母生物絮凝剂的发酵工艺参数优化及特性研究

从藻水中分离、筛选得到了一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌J-2。采用单因素实验优化碳源、氮源、培养温度、初始pH、絮凝剂量、藻液pH和金属盐离子等,选择葡萄糖作为碳源,0.5 g·L-1尿素和0.5 g·L-1酵母膏组合作为氮源,培养温度为37℃,发酵初始pH值为7.0,絮凝剂加入剂量为1 m L,藻液pH值为12.0,金属盐离子选择5 m M Mg Cl2。在此条件下絮凝活性提高5%~10%。     

适于猪场污水中快速生长富油微藻的筛选

微藻的大规模培养以及生产生物燃料在很大程度上依赖于所使用的微藻藻株性能.为了从自然水域中筛选、分离能够异养生长并同步处理养猪废水和实现油脂积累的高油脂产率微藻,本研究采用平板划线、单胞分离和毛细管分离3种方法,对51个采样点的样品进行分离、纯化,获得了118株藻,71株能够进行异养生长,其中33株能够在猪场污水中生长,且17株藻生长良好.根据形态特征对分离得到的部分藻株初步鉴定为小球藻(Chlorella sp.)和栅藻(Scenedesmus sp.).比较这17株藻在猪场污水中的生长速率和油脂含量,藻株13-6、19-4、20-6和34-2的比生长速率分别为0.147、0.162、0.177和0.154 d-1,较其他藻株生长更快;19-4、24-1和34-2的油脂含量分别为19.7％、22.9％和28.8％,高于其他藻株.从中选取生长快且油脂含量高的藻株19-4和34-2经18S rDNA鉴定为Chlorella sorokinlana和Chlorella sp.,分别命名为C.sorokinlana 19-4 (GenBank登录号:KU948990)和Chlorella sp.34-2 (GenBank登录号:KU948991).将微藻培养体系扩大至30 L反应器,利用稀释猪场污水培养C.sorokinlana 19-4和Chlorella sp.34-2,最大比生长速率分别达到0.153和0.149 d-1;油脂含量分别达到18.73％和29.27％;最大生物量浓度分别达到0.78和1.12 g/L.C.sorokinlana 19-4对废水培养基中总氮、总磷的最高去除率分别高达70.56％和90.98％,34-2则分别为60.24％和85.07％.脂肪酸组分分析表明,Chlorella sp.34-2主要含有Cl6∶0、C18∶2n6c及C18∶3n3,其脂肪酸组分含量符合生物柴油生产的原料要求标准.结果说明这两株微藻在净化废水和生产生物柴油中具有潜在的应用前景.利用猪场污水养殖微藻,既可以节约大量营养盐成本,促进微藻生物柴油产业的推进,又可以净化污水,促进水资源再利用,实现能源与环境的双赢.     

低温对高浓度人尿液废水培养小球藻的影响

针对寒区气温低，微藻培养过程加热能耗大的问题，以蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和普通小球藻 Chlorella sp为试验藻种，利用人工气候培养箱，在人尿液废水添加比例40%条件下，研究2种小球藻在15.0、17.5、20.0、22.5、25.0 ℃较低温度下的生长特性和小球藻蛋白质含量，以及培养液中营养物质的利用情况。结果表明，2种小球藻均可以在高浓度尿液废水中生长，蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa对各试验组培养液中总氮、氨氮、总磷和化学需氧量（Chemical Oxygen Demand, COD）的平均去除率分别达到78.02%、79.59%、79.31%、20.11%，最大生物量达到0.502 g/L；普通小球藻 Chlorella sp对培养液中总氮、氨氮、总磷和COD的去除效果更好，平均去除率分别达到87.90%、89.55%、89.29%、68.66%，最大生物量达到1.007 g/L。2种小球藻对低温的响应均呈现随温度的升高生物量和培养液中相关指标的去除率也随之增大的趋势，但不同温度区段的变化率存在差异，温度为20.0 ℃及以上时变化较小，温度低于20.0 ℃时变化较大。并且在微藻培养各指标中，微藻的生物量和蛋白含量，以及培养液中的COD含量变化较大，而培养液中的总氮、氨氮、总磷的变化规律差别较小。普通小球藻Chlorella sp对低温的耐受特性明显优于蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa，普通小球藻 Chlorella sp更适合在低温条件下用于高浓度尿液废水的处理和资源化。该研究为寒区微藻的低耗高效培养和尿液废水的资源化利用提供理论支持。     

环绕式LED光质对蛋白核小球藻生长代谢影响

微藻是一类生长速度快、环境适应能力强的单细胞自养生物，利用其生产的碳水化合物、蛋白质、油脂等已在食品、水产养殖、医疗保健等领域广泛应用，然而，高养殖成本始终是限制其产业化发展的难点之一。光源是微藻培养的重要环境因子，现有研究多报道波段及光照周期对微藻生长代谢的影响，其所用光源几乎均采用单侧排布，光在藻液中分布的均匀性和稳定性易受藻液光径、藻密度等影响。该研究以商业化较成熟的微藻——蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为对象，将环绕式LED人工光源应用于微藻培养中，采用光强为100 μmol/(m²·s)的白、红、黄、绿、蓝、紫6种光质分别培养蛋白核小球藻21 d，每日监测藻液中生物量和光合色素含量变化，测定培养末期（D21）藻体中的蛋白质、油脂和碳水化合物含量及脂肪酸组成和丰度，分析不同波段光质对蛋白核小球藻生长代谢的影响。结果显示，相较于对照组（白光），绿光和蓝光分别培养蛋白核小球藻7 d和9 d后其生物量显著提高（P<0.05），培养末期（D21）绿光组和蓝光组的生物量分别提高了24.4%和8.0%（P<0.05）；藻液中叶绿素a的变化趋势与生物量变化类似，但绿光组藻体中总光合色素质量分数却显著低于紫光组（P<0.05），可能与微藻对紫光的吸收利用率低有关（需要合成更多光合色素来获取光能）；红光组中碳水化合物质量分数增加11.5%而油脂质量分数显著下降23.8%（P<0.05）；蓝光最利于油脂累积，显著提升26.2%（P<0.05）；紫光使蛋白核小球藻的碳分配从碳水化合物向蛋白质合成方向分流；脂肪酸分析表明，绿光和紫光最利于总脂肪酸累积，较对照组（39.5‰）分别提升20.1%和18.2%（P<0.05）；绿光和蓝光更有利于多不饱和脂肪酸的合成。研究结果可为蛋白核小球藻胞内碳分配的优化调控提供有效的光源配置方案，为蛋白核小球藻的高效优质生产提供理论参考。     

耐高温东方伊萨酵母乙醇发酵特性

燃料乙醇作为一种可再生清洁能源,越来越受到人们的广泛关注,选育出一株耐高温乙醇发酵菌株对于提高乙醇发酵效率、降低能耗和生产成本具有重要意义。该文对分离自烟叶腐解物中的耐高温乙醇发酵菌株HN-1进行生理生化特性试验及分子生物学鉴定,并对其发酵特性进行初步研究。结果表明:HN-1菌株为东方伊萨酵母,能够利用葡萄糖和果糖发酵生产乙醇,但不能利用木糖、半乳糖等。该菌株的最适生长温度为38℃,乙醇发酵的合适温度范围为38~45℃,且随着发酵温度的升高,乙醇生成速率加快,发酵时间缩短。38℃乙醇发酵的最适葡萄糖浓度为120 g/L,乙醇产量为58.19 g/L,乙醇产率为0.460 g/g。利用玉米秸秆水解液发酵,乙醇产量为20.74 g/L,乙醇产率为0.468 g/g,达到葡萄糖理论转化率的91.6%。该研究为生物乙醇的高温发酵提供了宝贵的菌种资源和技术支撑。     

~(60)Coγ射线诱变阿维拉霉素筛选高产菌株及培养基优化

用60Coγ射线对绿色产色链霉菌A-05菌株进行了诱变处理,以正突变率为标准确定诱变的适宜剂量为350 Gy。诱变后得到5株较高产突变菌株,其中H-15菌株经连续传代6次,遗传性状稳定,阿维拉霉素发酵单位达到68.5mg/L。采用响应面分析法对菌株H-15生产阿维拉霉素的发酵培养基碳氮源进行了优化设计。在所试验的碳氮源中,可溶性淀粉、核糖分别作为唯一碳源时,阿维拉霉素发酵单位较高,分别达82.67和79.45mg/L,乳糖、果糖、葡萄糖分别作为唯一碳源时菌株的效价较低;3%的豆粕粉和2%的大豆蛋白胨作为氮源时阿维拉霉素发酵单位分别为77.6和62.7mg/L。采用双碳源双氮源更有利于菌株提高阿维拉霉素的发酵单位,响应面分析结果表明,可溶性淀粉、核糖和大豆蛋白胨对阿维拉霉素发酵单位影响较显著。优化后的碳氮源组成为:可溶性淀粉20.12g/L,D-核糖7.81g/L,豆粕粉25.23g/L,大豆蛋白胨5.06g/L。优化后的模型计算出阿维拉霉素发酵单位由原来的71.63mg/L提高到101.48mg/L。     

卷枝毛霉重组菌株Mc-MT-2培养条件优化及产油特性

前期工作构建了苹果酸转运蛋白基因过表达的卷枝毛霉重组菌株Mc-MT-2,该菌株的脂质含量大幅度提高。该研究从培养基成分筛选、微生物生长控制以及发酵模式等方面深入探讨Mc-MT-2菌株发酵产油脂的调控策略。结果表明,Mc-MT-2菌株最佳生长及产孢培养条件是以葡萄糖与苹果酸为复合碳源且复合配比为9∶1,氮源为胰蛋白胨,其他成分同Kendrick培养基,初始pH值为5。经分批培养获得生物量、脂质含量和脂质产量分别为11.2 g/L,24%和2.6 g/L。在3 L发酵罐扩大培养中,补料培养Mc-MT-2菌株获得生物量、脂质含量和脂质产量最大值为15.4 g/L、28.6%和4.4 g/L,比分批培养分别提高1.38、1.19和1.69倍。该研究为卷枝毛霉重组菌株Mc-MT-2在脂质生产中的进一步应用奠定理论基础。     

高温大曲中高产α-淀粉酶菌株分离鉴定及其产酶性能研究

以前期实验从高温大曲中筛选得到的8株产酱香的细菌为研究对象,利用α-淀粉酶透明圈和α-淀粉酶活性测定相结合的方法从中筛选出1株高产α-淀粉酶的菌株GX05。通过形态观察及生理生化试验和16S r DNA分子生物学鉴定为假蕈状芽孢杆菌属(Bacillus pseudomycoides),并对该菌株产酶条件进行研究,最适条件为外加碳源为葡萄糖,氮源为尿素,初始p H 6,接种量13%,培养时间72 h,酶活可以达到180.12 U/g。