优化海产微藻多不饱和脂肪酸生产条件的研究

摘要

为了探讨微藻生产多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)的最适条件,本文以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)和等鞭金藻(Isochrysis galbana)为材料,研究了不同培养条件下两种微藻的生长和PUFAs含量变化。
　　三角褐指藻的最适生长温度为200℃,当培养温度超过250℃时,其生长受到明显的抑制。等鞭金藻适宜的温度范围为25-300℃,温度低于150℃,生长缓慢。降低培养温度提高了三角褐指藻EPA(eicosapentaenoic acid)和PUFAs含量,100℃时,EPA和PUFAs的含量分别比250℃时提高了90％和50%。等鞭金藻细胞中的DHA(docosahexaenoicacid)含量变化也表现出相同的趋势,但其PUFAs含量在200℃达到最大。在一定光强范围内,两种微藻比生长速率随着光强增加而增加。两种微藻在光强为80μmolm-2s-1时,比生长速率最大,分别为0.86和0.81d-1。随着光强的增加,三角褐指藻EPA和PUFAs的含量下降,而等鞭金藻DHA和PUFAs含量则表现相反的趋势,130μmolm-2s-1时二者的含量分别比30μmolm-2s-1时增加了110%和16%,在210μmolm-2s-1出现下降。
　　氮源的种类和浓度均影响三角褐指藻和等鞭金藻的生长与PUFAs的合成。氮浓度低于1.80mM时,三角褐指藻以NH4+为氮源生长最快;氮浓度高于3.50mM时,以NH2CONH2为氮源生长最快。等鞭金藻以NH2CONH2为氮源生长最快,对NH4+比较敏感,当NH4+浓度高于0.90mM时,其生长就受到抑制。无论是哪种氮源,三角褐指藻EPA含量均随着氮浓度的增加而升高。PUFAs含量随着NO3-浓度增加而降低,随着NH2CONH2浓度增加而上升,而几乎不受NH4+浓度的影响。以NH4+或NH2CONH2为氮源,等鞭金藻DHA含量在1.80mM时达到最高;以NO3-为氮源,在3.50mM时最高。氮浓度为0.01mM时,EPA或DHA合成受阻,从而导致三角褐指藻中C18:2(n-6)、C18:3(n-6)和等鞭金藻中C18:2(n-6)积累。
　　随着磷浓度的增加,三角褐指藻比生长速率增加;对等鞭金藻来说,当磷浓度高于39μM时,其比生长速率呈下降趋势。磷浓度越高,三角褐指藻EPA和PUFAs含量越低。虽然磷浓度为3μM时,二者含量最高,但生物量最低。等鞭金藻DHA含量随磷浓度的增加而上升,75μM时达到最大,但PUFAs含量随磷浓度的增加而下降。
　　Fe3+缺乏,对两种微藻的生长具有不同程度的限制作用。当Fe3+浓度高于24.5μM时,对三角褐指藻的生长表现出抑制作用,但对等鞭金藻的生长没有影响。随着Fe3+浓度的增加,三角褐指藻的EPA和PUFAs含量逐渐下降。等鞭金藻DHA和PUFAs含量随Fe3+浓度的增加先上升后下降,二者达到最大时的Fe3+浓度分别为60.5μM和24.5μM。
　　高CO2浓度能显著地促进两种微藻的生长。高CO2浓度(20000ppmv,2%)条件下,三角褐指藻EPA和PUFAs含量分别比对照(350ppmv)提高了1.3和1.9倍;等鞭金藻在高CO2浓度下,DHA含量比对照下降了29%,但PUFAs含量比对照提高了35%。可见,提高CO2浓度可有效的调控微藻多不饱和脂肪酸的合成。
　　从生产的角度来看,三角褐指藻培养在150℃,光强为80μmolm-2s-1,以7.00mM的NH2CONH2为氮源,75μM的NaH2PO4为磷源;Fe3+浓度为12.5μM并加富CO2可以获得最高的EP和PUFAs产量。等鞭金藻在200℃,光强为130μmolm-2s-1,以1.80mM的NH2CONH2为氮源,39μM的NaH2PO4为磷源;Fe3+浓度为24.5μM并加富CO2可以获得最高的DHA和PUFAs产量。

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致谢

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缩略词

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前言

第一章 文献综述

第一节 多不饱和脂肪酸的生理功能及价值

第二节 微藻脂肪酸组成特点

第三节 微藻多不饱和脂肪酸的合成途径及脂肪酸去饱和酶

第四节 环境因子对微藻多不饱和脂肪酸合成的影响

第五节 微藻多不饱和脂肪酸高产藻种的选育

第六节 微藻大规模培养的技术

第七节 微藻多不饱和脂肪酸的提取、分离和纯化

第二章 材料与方法

第一节 材料

第二节 方法

第三章 实验结果

第一节 培养条件对微藻生长的影响

第二节 培养条件对微藻脂肪酸组成的影响

第四章 讨论

第一节 温度

第二节 光照

第三节 氮源

第四节 磷源

第五节 铁浓度

第六节 CO2浓度

第五章 结语

参考文献