海洋产油微藻的筛选及其优化培养体系的建立

摘要

能源枯竭以及能源使用过程中产生的环境问题，已引起世界各国的广泛关注，各国科学家开始寻找可再生的新型能源。生物柴油作为一种新型环保能源，具有极大的吸引力，寻找一种成本低、来源广以及成分好的油脂原料成为亟待解决的问题。微藻具有生长快、产油量高、占用耕地少等优点，被认为是制备生物柴油的理想原料。
　　 本文对我国不同海域的水体进行了水样采集、微藻分离纯化和高产能藻的筛选，并对其中一株产油量较高的藻株进行了产能模式优化。具体研究内容包括:
　　 1、4次随科考船出海采集水样，采集路线长达4000海里，包括我国渤海、南海海岸和黄海、东海海域，共采集176个站点，采集地点纬度在18°～39°之间，经度109°～125°之间，采集的水样带回实验室进行分离和纯化，获得300余株，纯化40余株。
　　 2、选择从海洋中分离得到的14株海洋微绿藻和实验室保存13株的微绿藻作为实验材料，对其生长周期、总脂及脂肪酸的含量进行了测定，筛选出一株总脂含量为45.5％，脂肪酸含量为9.63％的小球藻。
　　 3、探讨了不同环境条件对小球藻叶绿素荧光动力学参数以及净光合放氧速率的影响，确定了以L1海水培养基为基础，以8.8mmol/L浓度的(NH2)2CO为氮源、0.145mmol/LNaH2PO4·H2O浓度为磷源，在150μmol·m-2·s-1光照强度、培养温度为18℃条件下培养小球藻的最佳培养条件。在该培养条件下，小球藻细胞的生长速度明显加快，并促进了油脂和脂肪酸的积累，使其细胞密度增加24％，油脂和脂肪酸含量分别增加了16.8％和66.6％。研究表明，在培养液中添加外源柠檬酸（最适浓度以0.06mmol·L-1·d-1为宜）可以明显提高小球藻的生长速度，促进其脂肪酸的积累
　　 4、采用半连续培养方式培养小球藻，结果表明，高密度、高光强培养小球藻可以获得高产出率，小球藻半连续培养以比生长速率为30％为最佳，细胞密度始终保持在起始密度之上，采收量达到0.096g/L。
　　 5、为了促进小球藻的油脂积累，本实验对小球藻进行了营养盐缺乏二步培养研究。结果表明，氮缺乏明显提高藻体脂肪酸和总脂含量。磷元素缺乏对其生物量和油脂含量的影响甚微;综合研究结果，小球藻在氮磷均缺乏的条件下培养3天脂肪酸日产量最大。
　　 6、比较了自然沉降、离心、添加NaOH3种方法对小球藻沉降效率的影响，结果表明，在培养液中添加NaOH能够起到很好的絮凝效果。每升小球藻藻液中添加1mol/L的NaOH26.7mL，沉降35min，采收率可达99.8％。

目录

摘要

第一章 引言

1 生物柴油概述

1．1 生物柴油概念

1．2 生物柴油的原料

1．3 限制生物柴油发展的关键因素

2 微藻生物柴油概述

2．1 利用微藻生产生物柴油的优势

2．2 产油微藻的种质资源的筛选

3 利用微藻生产生物柴油研究进展

3．1 环境因子对微藻的生长的影响

3．2 环境因子对微藻的油脂含量的影响

3．3 应用基因工程技术构建高油脂工程微藻

4 微藻细胞的收集

5 目前存在的问题

6 本论文研究的目的和意义

第二章 藻种采集及高产油微藻的筛选

1 引言

2 实验材料与方法

2．1 海洋微藻的采集

2．2 海洋微藻的分离和纯化

2．2 海洋微藻的分离和纯化

2．3 微藻基础培养和藻种的保存

2．4 微藻生长曲线的制作和收集

2．5 微藻总脂的提取和脂肪酸含量的测定

3 实验结果

3．1 海洋微藻的分离和鉴定

3．2 27种微藻生长周期、总脂及脂肪酸含量

4 讨论

第三章 海洋小球藻高产油优化培养条件的建立

1 引言

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法

3 结果与分析

3．1 不同培养条件下小球藻叶绿素荧光参数、净光合放氧速率的变化

3．2 小球藻的优化培养及其细胞的生长、脂肪酸及总脂含量变化

3．3 氮源对小球藻细胞生长、总脂及脂肪酸含量的影响

3．4 柠檬酸对小球藻细胞生长、总脂及脂肪酸含量的影响

4 讨论

第四章 海洋小球藻的半连续培养

1 引言

2 材料与方法

2．1 藻种

2．2 实验方法

3 结果与讨论

3．1 不同光径反应器中小球藻的生长关系

3．2 半连续培养对藻生长的影响

3．3 比生长速率对采收量的影响

4 讨论

第五章 海洋小球藻的二步培养

1 引言

2 材料与方法

2．1实验材料

2．2 实验方法

3 结果与分析

3．1 营养盐限制培养对小球藻生长的影响

3．2 二步培养对小球藻总脂及脂肪酸含量的影响

3．3 营养盐限制对小球藻产油率的影响

4 讨论

第六章 海洋小球藻的采收方法探讨

1 引言

2 材料与方法

2．1 藻种及其培养

2．2 试验方法

2．3 数据分析

3 结果与分析

3．1 静置沉降

3．2 离心沉降效果

3．3 NaOH对小球藻的絮凝沉降效果

4 讨论

参考文献

附录

致谢

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