微藻油脂合成策略及暗發(fā)酵細(xì)菌-微藻耦合產(chǎn)能研究.pdf

1、化石能源的使用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和氣候變化問題，亟需尋求清潔、可再生的新型替代能源以減少對化石能源的依賴。生物柴油由于其零碳排放和環(huán)境友好性受到了廣泛關(guān)注。微藻的油脂產(chǎn)率遠(yuǎn)髙于普通油料作物，被認(rèn)為是生產(chǎn)生物柴油最有前景的原料之一。然而，生長迅速、高油脂含量微藻藻株的缺乏以及高培養(yǎng)成本一直是制約微藻柴油技術(shù)規(guī)?；l(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵。暗發(fā)酵制氫會(huì)產(chǎn)生大量難以利用的小分子有機(jī)酸等副產(chǎn)物，這抑制了產(chǎn)氫過程且對環(huán)境存在潛在的危害性。小分子有機(jī)酸是

2、生產(chǎn)微藻油脂的合適原料，將暗發(fā)酵制氫與微藻產(chǎn)油相結(jié)合，同時(shí)解決了原料短缺與產(chǎn)物抑制兩個(gè)限制問題，可提高底物的利用效率和系統(tǒng)的產(chǎn)能能力，對加快生物能源技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化步伐有重要意義。
　　通過高通量篩選技術(shù)從88株微藻藻株中篩選出一株高油脂含量藻株R-16，經(jīng)形態(tài)學(xué)分析和分子生物學(xué)鑒定將其命名為柵藻R-16(Scenedesmus sp.R-16)。同時(shí)研究了不同營養(yǎng)因子和生態(tài)因子下藻株R-16的細(xì)胞生長和油脂積累規(guī)律。研究表明：該藻株

3、能利用多種碳源和氮源進(jìn)行生長和油脂積累，其最適的碳源和氮源分別為葡萄糖和硝酸鈉。藻株R-16表現(xiàn)出了對葡萄糖濃度的高耐受性(100g/L)和較寬的pH耐受范圍（4.0—11.0)。氮饑餓促進(jìn)了微藻油脂的大量積累，最高油脂含量達(dá)52.6％。在適應(yīng)期和穩(wěn)定生長期，油脂濃度的增長主要來自藻細(xì)胞的增加，而在穩(wěn)定期微藻主要進(jìn)行油脂的積累。
　　針對傳統(tǒng)油脂含量測定方法和尼羅紅熒光染色法的局限性，開發(fā)了超聲波技術(shù)和三維熒光光譜相結(jié)合快速檢測微

4、藻油脂含量的新方法。對影響熒光染色的關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化，并建立了油脂濃度-熒光強(qiáng)度的關(guān)系曲線。研究表明：熒光強(qiáng)度與油脂濃度間有顯著的線性關(guān)系（R2=0.9957)，與傳統(tǒng)的尼羅紅熒光染色法相比，這種方法能髙效破損微藻的細(xì)胞壁并顯著改善染色效果。探討了在不同培養(yǎng)模式和金屬離子等條件下微藻的油脂合成調(diào)控和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律?；祓B(yǎng)模式的生物量和油脂產(chǎn)率高于異養(yǎng)模式、厭氧模式和自養(yǎng)模式，但混養(yǎng)模式消耗了大量光能，在異養(yǎng)模式中獲得了最高的能源轉(zhuǎn)化效率。F

5、e3+、Mg2+和Ca2+對微藻的細(xì)胞生長和油脂產(chǎn)量有重要影響，向培養(yǎng)基中添加乙二胺四乙酸（EDTA)能增強(qiáng)鐵離子和鈣離子的溶解性，使其更易被微藻利用，進(jìn)而促進(jìn)了油脂的積累。與未添加EDTA的對照組相比，油脂含量和油脂產(chǎn)率分別提髙了28.2%和29.7%。
　　構(gòu)建了暗發(fā)酵細(xì)菌和微藻耦合產(chǎn)能工藝體系。以葡萄糖和不同類型的淀粉為底物，哈爾濱產(chǎn)乙醇桿菌B49(Ethanoligenens harbinense B49)和混合菌種分別被