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随着石油资源的日趋耗尽,生物柴油的开发和利用越来越受到人们的关注,在众多的生物柴油原料中,微藻因其油脂含量高、生长周期短、种类多等优点,成为制备生物柴油的良好资源。本研究通过对海洋微藻的分离和产油情况的分析,筛选出高产油海洋微藻藻株,建立优化的培养体系,为生物柴油的开发和生产提供最佳的微藻种质资源和规模化培养体系。
主要研究结果如下:
从山东半岛沿海海域分离纯化得到40余株纯化藻株,对其中20株硅藻藻株进行了生长速率、总脂和脂肪酸含量的初步测定。20株硅藻藻株总脂含量在18.17%-36.69%,其中有7株藻株总脂含量在30%以上。综合分析藻株的生长速率、总脂含量和生长状况,筛选出了2株潜在产油藻株QA112和QN46,总脂含量均在30%以上,且脂肪酸组成中18C以下的脂肪酸占到总脂肪酸含量的80%以上,非常适合做生物柴油。
通过研究不同条件下硅藻光合放氧速率和叶绿素荧光参数的变化,确定了QA112和QN46的最佳培养条件。QA112优化培养参数如下:温度25℃,光照200μmol·m-2·s-1,pH为8,以NaNO3为氮源,添加浓度为75mg·L-1,以NaH2PO4为磷源,添加浓度为10mg·L-1,以Na2SiO3为硅源,添加浓度为60mg·L-1;QN46优化培养参数如下:温度20℃,光照强度150μmol·m-2·s-1,以NaNO3为氮源,添加浓度为75mg·L-1,以NaH2PO4为磷源,添加浓度为20mg·L-1,以Na2SiO3为硅源,添加浓度为30mg·L-1。优化培养后,QA112和QN46的产油率分别是13.77mg·d-1·L-1和17.06mg·d-1·L-1,与优化前相比分别提高了38.67%和33.91%。
不同氮源对硅藻生长及油脂积累的研究结果表明,QA112的生长最适氮源为尿素,其次是氯化铵,再次为硝酸钠;QN46的生长最适氮源为尿素,其次是硝酸钠,再次为氯化铵。产油率最高的均是尿素组为,分别为13.13mg·d-1·L-1(QA112)和15.30mg·d-1·L-1(QN46)。
半连续培养结果表明,QA112经过8天的快速生长后,启动半连续培养,更新率为20%时有最大采收量为77mg·L-1;QN46经过7天的快速生长后,启动半连续培养,更新率为30%时采收量最大,为90mg·L-1。
二步培养结果表明,营养盐的缺乏诱导了藻细胞的油脂积累。优化培养后的QA112在缺氮3d、缺磷3d、缺硅5d时油脂产率最高,分别为18.26mg·d-1·L-1、14.28mg·-1·L-1、16.36mg·d-1·L-1,与对照组相比分别提高了51.54%、18.51%、20.65%。优化培养后的QN46在缺氮5d、缺磷3d、缺硅5d时油脂产率最高,分别为20.84mg·d-1·L-1、19.47mg·d-1·L-1、21.41mg·d-1·L-1,与对照组相比分别提高了48.43%、26.18%、52.49%。