藻液pH阶段调节对普通小球藻油脂积累影响的实验研究

摘要

微藻培养过程中提高油脂积累量对于以其为原料的生物燃料工业化生产具有重要的意义。已有研究表明，调节藻液pH值能够提高微藻的生物量积累，培养基中富氮-缺氮分阶段调节有利于微藻培养过程中同时获得高的生物质和油脂积累量。本文工作主要包括，以普通小球藻(Chlorella vulgaris, FACHB-1227)为研究对象，于光照培养箱中培养，实验研究了藻液pH值水平和调节方法对微藻培养过程中生物量积累和油脂积累量的影响。另外，基于课题组前期新型套管式沿程曝气光生物反应系统的设计及其初步性能实验研究，进行了不同曝气间歇时间对细胞密度影响的实验研究，控制通入气体的CO2浓度（10％）初步研究了微藻培养过程中的固碳性能。
　　光照培养箱中采用250mL BG11培养基在500mL锥形瓶中培养普通小球藻34天。设定pH值水平为7、8、9、10、11，pH调节方式包括仅调初始值（初始调节）和培养过程中每天将藻液 pH值调至恒定值（恒定调节）。结果表明，恒定调节pH10.0条件下，总生物积累量最高（1.59 g/L），培养17天达到34天的76.2%。恒定调节pH8.0条件下，细胞油脂含量最高（15.28%）。采用pH两阶段调节（初始阶段培养17天恒定pH10.0，后续培养17天恒定pH8.0），总油脂积累量为211.41 mg/L，与恒定 pH8.0和10.0相比分别提高了16.8%和87.9%。因此，藻液pH值两阶段调节可显著提高培养过程中微藻总油脂积累量。
　　套管式沿程曝气光生物反应器中采用BG11培养基培养普通小球藻15天，通入气体为空气，每次曝气时流量为10L/min、持续时间为0.5h，研究了曝气间歇时间（0.5h、1h、1.5h、2h）对藻细胞密度影响。结果表明，曝气间歇时间0.5h时的细胞密度为7.75×106个/mL，相比于2h、1.5h、1h分别提高了121.4%、35.96%和1.71%。可见，适当减少曝气间歇时间，可显著提高藻细胞密度。
　　采用SE培养基在套管式沿程曝气光生物反应器中培养普通小球藻8天，通入空气中含一定浓度的CO2(10%)，每次曝气时流量为10L/min、持续时间为0.5h，曝气间歇时间为1h。根据收获后藻细胞干物质相比培养前的增加量，参考微藻细胞经验分子式确定含碳量，估算出培养过程中的CO2平均固碳速率为15.53mg/L/d。

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第一章 绪论

1.1能源微藻的研究背景

1.2能源微藻的国内外研究现状

1.3影响能源微藻生长的环境因素

1.4微藻光生物反应器的研究现状

1.5新型套管式光生物反应器

1.6本文工作的研究内容和意义

第二章 藻液pH阶段调节对普通小球藻油脂积累影响的实验研究

2.1实验装置材料和方法

2.2两种pH调节下普通小球藻细胞密度的变化

2.3初始和恒定调节下普通小球藻藻液pH的变化

2.4两种pH调节下普通小球藻油脂含量和油脂产量

2.5 pH两阶段调节下普通小球藻的生物量和油脂积累

2.6本章小结

第三章 不同曝气间歇时间对普通小球藻生长的影响

3.1微藻培养系统实验装置

3.2新型光生物反应器初步培养效果

3.3曝气间歇时间实验材料和方法

3.4曝气间歇时间对普通小球藻生物量积累的影响

3.5曝气间歇时间对藻液pH和溶氧量的影响

3.6本章小结

第四章 普通小球藻固定CO2的初步实验研究

4.1微藻固定CO2的机理

4.2实验材料和方法

4.3固碳过程中普通小球藻细胞密度的变化

4.4固碳过程中藻液pH值和溶氧量的变化

4.5本章小结

第五章 全文总结及工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢