应用甜菜糖蜜和植物激素培养原始小球藻

摘要

微藻在生产生物柴油和高附加值物质方面具有巨大潜力。甜菜糖蜜是甜菜制糖后的废液，含有丰富的有机物质和无机盐，用来培微藻可以降低培养成本。同时，甜菜糖蜜中含有高浓度的甜菜碱，甜菜碱是一种植物生长调节因子。1-萘乙酸是一种人工合成的植物生长素，能够调节微藻的生长和代谢。相较于天然植物激素，甜菜碱和1-萘乙酸的获取成本相对较低，这两种物质促进微藻发酵的一些基础科学问题值得深入研究。本文的主要研究内容和结果摘要如下： 1．利用甜菜糖蜜稀释水解液作为碳源，并辅助基本培养基培养原始小球藻（能源藻的一种模式种），研究了甜菜糖蜜对原始小球藻生长、油脂和叶绿素积累的影响，结果表明甜菜糖蜜作为替代碳源部分取代葡萄糖培养原始小球藻效果显著。与对照组（10g/L Glucose）相比，2.5g/L甜菜糖蜜Sugar+7.5g/L Glucose的组合处理的生物量为2.54g/L，增长70.5%；总脂含量为0.180，增长29.5%；总脂产量为0.434g/L，增长达到111.7%。 2．运用阳离子交换树脂将甜菜碱从糖蜜中分离，并利用去甜菜碱糖蜜、洗脱液和加入葡萄糖的SE培养基分别培养小球藻。结果发现与单纯的葡萄糖SE培养基相比，外加甜菜碱后原始小球藻的生物量为1.28g/L，提高了11.8%；总脂含量为0.135，提高了21.0%；总脂产量为0.173g/L，提高了35.4%。此外，GC-MS技术分析甜菜糖蜜培养的原始小球藻藻油中脂肪酸成分表明，所有脂肪酸均在C14~C18范围内，非常适合用来制备生物柴油，且脂肪酸中PUFA相对含量达到63.17%，具有深加工为保健品的潜在应用价值。 3．异养条件下，利用分段培养策略并外加甜菜碱或1-萘乙酸培养原始小球藻，并结合NaCl胁迫和缺氮胁迫来促进原始小球藻油脂的积累。结果发现在一步法指数生长后期单因素实验中，高浓度NaCl（10g/L和15g/L）以及所有的甜菜碱和1-萘乙酸处理组均促进了藻油含量和产率；在两步法单因素实验中，所有的NaCl和1-萘乙酸处理组均提高了藻油含量和产率，而甜菜碱处理产生了抑制作用。 4．研究了外加甜菜碱或1-萘乙酸情况下，不同的策略中原始小球藻的生物量以及叶绿素a、油脂、藻多糖和藻蛋白等代谢产物的积累情况。结果发现二步法中1-萘乙酸、NaCl和33%氮处理能显著提高藻油含量和产率；同时，所有处理都能一定程度上促进藻多糖的积累，特别是二步法中NaCl+GBT组合处理在NaCl单独处理的基础上，将藻多糖含量提高了41.9%，藻多糖产率提高了40.3%。

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