黑曲霉菌丝球固定栅藻强化生物量的采收

摘要

微藻商业化生产的瓶颈之一就是微藻收获过程成本过高。霉菌具有通过形成菌丝球吸附藻类细胞的能力，并且可以通过过滤菌丝球来收获大部分微藻生物质，具有成本低，收获效率高的优势。因此，本研究致力于筛选能够絮凝成菌丝球并吸附微藻的霉菌菌株，优化成球条件。探究了高吸附活性的霉菌菌丝球固定栅藻的最佳条件，并对菌丝球形成机制进行了初步探索，得到结果如下：
　　（1）从活性污泥中筛选出一株能够自絮凝产生菌丝球的霉菌菌株，经形态特征、理化特征和分子生物学鉴定，初步鉴定为黑曲霉，命名为Aspergillus niger X-5。菌株 X-5在 PDA培养基上25℃下培养，菌落生长迅速，孢子绒状黑褐色。培养基表面黑绿色，背面黄色，菌丝具横向隔膜，无纵隔，宽度约3-12μm。分生孢子呈球形，直径约4-5μm，表面粗糙。其可利用葡萄糖、蔗糖、淀粉等9种碳源形成菌丝球，简单过滤即可收获。最佳的形成菌丝球条件如下：蔗糖10 g/L，氯化铵1.0 g/L，磷酸氢二钾1.0 g/L，硫酸镁0.5 g/L，硫酸亚铁0.01 g/L，氯化钾0.5 g/L，pH7.0。利用该培养基接种黑曲霉孢子在30℃下160 rpm培养，36h即可得到大量吸附性能良好的菌丝球（2±0.5 mm）。
　　（2）建立了有效的菌丝球固定微藻回收生物量的控制策略。研究确定了以菌丝球吸附微藻利于生物量的采收；菌丝球投加的时间为栅藻接种后的第20 h，此时投加菌丝球吸附效率接近100%，且收获的微藻生物量较高；探究了投加前藻液pH对菌丝球吸附的影响，发现在pH6-8范围内投加菌丝球效果最好，对微藻的吸附率达100%。当吸附温度在25-35℃，菌丝球吸附效率达90%以上，温度进一步升高吸附率开始下降，温度为30℃时吸附率最佳；机械剪切力也是影响形成菌藻球的关键因素之一，最佳摇床转速为160 rpm，此时吸附率达94%，升高或降低转速均可降低菌丝球的形成及对微藻的吸附，影响生物量的采收。
　　（3）对单一菌丝球形成及混合菌丝球形成机制进行了探究。絮凝法形成的菌丝球中菌丝对于微藻的包裹较紧密，而吸附法中微藻主要分布在菌丝球外层。但是吸附法更有利于菌丝球形成和微藻生长，对于底物利用和油脂采收更加有利。对Zeta电位的研究表明，虽然pH越低对于二者凝聚更加有利，pH对于二者生长的影响更强于对Zeta电位的影响，所以pH6.0-7.0是更适合培养微藻和霉菌的 pH范围。同时，针对黑曲霉表面物质进行的分析表明，其表面的多糖及蛋白类物质是其重要的组成部分，对于吸附性能具有十分重要的作用。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 微藻生物柴油研究现状

1.3 菌丝球研究现状

1.4 菌丝球收获微藻研究现状

1.5 本课题研究的目的和意义

1.6 本课题研究的技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 分析方法

第3章 高吸附活性霉菌的分离鉴定及菌丝球形成条件优化

3.1高吸附活性霉菌的分离鉴定

3.2 营养因子的优化

3.3生态因子的优化

3.4 菌丝球吸附效能评价

3.5 本章小结

第4章 菌丝球固定微藻强化生物量采收及机制探究

4.1菌丝球固定微藻影响因素研究

4.2 菌丝球固定栅藻机制研究

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢