共培养促进微藻自絮凝沉降的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:ogl
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随着全球经济的持续发展,能源危机和环境问题快速加剧,石化燃料等不可再生资源面临着日渐枯竭的严峻现状。微藻油脂为原料制备的生物柴油是理想的石化柴油替代品。但是,微藻生物质采收成本过高一直是制约微藻油脂生物柴油发展的主要瓶颈之一。利用微藻自絮凝对微藻生物质进行采收,具有低能耗、高效率的优势,具有较好的应用潜力。共培养技术,具有诱发藻细胞自絮凝沉降的可能,并有望获得高油脂产率和良好的脂肪酸组成。在本研究中,以微藻Desmodesmus sp.ZFY和Monoraphidium sp.QLY-1为研究对象,进行共培养。通过考察生长特性、油脂产率、细胞絮凝效率,寻找适宜的共培养条件,建立了快速絮凝采收微藻生物质的新策略。揭示了胞外聚合物对微藻絮凝沉降的影响作用,初步阐明了共培养促进微藻絮凝沉降的机制。本文为高效采收微藻生物质、降低微藻油脂生产成本提供了一种有效的方法,为进一步研究共培养体系诱导微藻自絮凝的分子机制提供了一定的信息。具体研究结果总结如下:(1)按照2×10 6 cells mL-1和2×10 6 cells mL-1的初始浓度分别接种微藻Desmodesmus sp.ZFY和Monoraphidium sp.QLY-1进行共培养,在兼养条件下培养7 d后,共培养体系的油脂产率达到最大值,为99.75 mg L-11 d-1。共培养体系的生物量、生物量产率、油脂含量、油脂产率均符合生产生物柴油的基本要求。(2)在自然沉降3 h后,共培养的絮凝效率达到了55.59%,显著高于ZFY单独培养(38.66%)和QLY-1单独培养(15.73%)的絮凝效率。通过优化共培养体系的碳源、氮源、剪切力,共培养体系自然沉降3 h的絮凝效率高达82.34%,相比于优化前的絮凝效率,提升了48.12%。(3)胞外聚合物(EPS)是影响微藻絮凝效果的主要因素,共培养体系有利于胞外聚合物的积累。共培养中三类EPS的含量均显著高于ZFY和QLY-1单独培养体系中的EPS,其EPS总浓度为368.40 mg L-1,ZFY和QLY-1单独培养分别309.76 mg L-1和267.77 mg L-1。(4)共培养条件下产生的LB-EPS在絮凝过程中发挥了主要作用,显著提升了藻细胞的絮凝效率。向单独培养体系内添加提取自共培养微藻的LB-EPS后,ZFY和QLY-1的絮凝效率分别提高了66.99%和135.52%。ZFY单独培养条件下LB-EPS中多糖的含量为27.01%;QLY-1单独培养条件下LB-EPS中多糖的含量为27.35%;共培养条件下LB-EPS中多糖的含量为46.53%。共培养中LB-EPS的多糖相对含量较高,有利于促进藻细胞的自絮凝。
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