不同氮磷濃度對斜生柵藻的生長及酯類積累的影響

1、不同氮、磷濃度對斜生柵藻的 生長及脂類積累的影響,組員：高靜 郭祥 牛蕙 韓培 李金玲 高紅霞,背景介紹,氮、磷對斜生柵藻生長的影響,氮、磷對斜生柵藻脂類積累的影響,目錄,1,2,3,一、背景介紹,1、微藻,主要的初級生產(chǎn)力 光能無機營養(yǎng)兼有機營養(yǎng)，光合效率高 對環(huán)境變化比較敏感，個體小，易于培養(yǎng)，繁殖快，世代周期短 富含蛋白質(zhì)、脂類和甘油等成分,微藻具有很高的光合效率和脂肪含量，其光合效

2、率與農(nóng)作物相比，單位面積的產(chǎn)率可高出數(shù)十倍；單位生物量的脂類產(chǎn)量是普通農(nóng)作物的15~300倍，所以微藻作為一種潛在的可再生能源具有廣闊發(fā)展前景。,2、影響藻類生長的因素,光照強度 CO2的濃度 pH 鹽度 生物因子,營養(yǎng)鹽的濃度,在環(huán)境壓力下，微藻會停止細胞分裂，將CO2轉化為脂類儲存起來，此時每單位生物量的脂類含量會增加。,3、藻類生長模型,微藻的生長模型分為兩類，第一類是研究藻類種群繁殖機理建立起藻群生長模型。第二類

3、是通過研究藻類生長同外界因素，考慮藻類生長同這些外部限制性條件的關系而建立起來的模型。,第一類模型,1.Malthus指數(shù)增殖模型 當培養(yǎng)時間較短時，種群的規(guī)模按指數(shù)規(guī)律增長，即適合Malthus模型；但時間較長時，種群規(guī)模的增長將呈飽和趨勢，此時不適合Malthus模型。 2.Logistic模型 Logistic模型克服了Malthus指數(shù)增值模型中忽略資源限制的問題，適用于描述細菌、浮

4、游藻類等低等生物的生長。,,,第二類模型,1.Monod方程 表達了穩(wěn)態(tài)狀況、營養(yǎng)鹽限制條件下藻類生長速率與細胞外部營養(yǎng)鹽之間的關系，廣泛被用于藻類的吸收動力學研究。 2.Droop方程 Droop模型的主要缺陷在于，它將藻類生長描述為細胞生理特征，其實藻類生長是細胞內(nèi)外環(huán)境的綜合反映；在非限制營養(yǎng)鹽條件下，該方程并不成立。,4、利用微藻制備生物柴油簡介,生物柴油是以生物油脂

5、（包括植物脂肪，動物脂肪等）與醇類物質(zhì)（通常為甲醇，乙醇）為原料，通過酯交換反應得到的長鏈脂肪酸甲酯。 生物柴油可取代由石油提取的柴油應用于現(xiàn)有的柴油機中，其結構穩(wěn)定、使用安全，在燃燒過程中比傳統(tǒng)的柴油排放出更少的大氣污染物，并具備無毒無害的、可生物降解等優(yōu)點，應用前景非常具有潛力。,圖5 制造生物柴油的酯交換反應,（甘油三酯）,（甲醇）,（甘油）,（脂肪酸甲酯）,圖5所示為生物柴油的制造反應方程式：甲醇在一定溫度下，與生物油

6、脂中的甘油三酯交換反應，生成甘油和脂肪酸甲酯，甘油被分離后，得到的脂肪酸甲酯就是生物柴油。,從微藻中提取生物油脂的方法,微藻的油脂產(chǎn)量高，在其生命周期內(nèi)可以達到碳平衡，有利于減少因為化石燃料的使用而產(chǎn)生的二氧化碳排放，是值得期待的綠色能源。,二、N、P對斜生柵藻的生長影響,培養(yǎng)條件如下：光照強度：50 — 60 u mol (m2?s)-1溫度：25 ℃光：暗 = 14:10培養(yǎng)基： 50% BG11,條件的設置：NO3–N 和

7、PO4–P分別作為氮源和磷源,表1 初始TN和TP的濃度,圖1 不同初始濃度的營養(yǎng)鹽下，斜生柵藻的生長曲線,初始的N、P濃度與斜生柵藻的最大增長速率R max,N （R max,P）間的關系符合Monod 方程：,,表2 不同初始濃度的TN、TP對斜生柵藻最大增長速率的影響,,相關參數(shù)如下：,如果把氮、磷作為藻類的生長限制性物質(zhì)，并且兩種都是生長所需的，則Monod 方程可用相互作用模型表示：,利用“DataFit 7.0”求出相

8、關參數(shù)，結果如下：,結論： 斜生柵藻的生長符合Monod方程，在N、P濃度飽和下，其最大增長速率為2.21 × 106 cells mL-1 d-1 ，N、P吸收的半飽和常數(shù)分別為 12.1 mg L-1 and 0.27 mg L-1。 隨著N、P濃度的增加，斜生柵藻的生物量增加。,三、N、P對斜生柵藻脂類積累的影響,許多研究表明在營養(yǎng)鹽限制條件下，每單位藻生物量的脂類含量會增加。Rodolfi 等研

9、究發(fā)現(xiàn)，在一定體積的光生物反應器內(nèi)，Namnochloropsis從氮充足轉變?yōu)榈狈r，其脂類含量由32% 增加到 60%。,氮、磷濃度不足引起藻類脂類含量升高的原因： 細胞中可利用性的氮用于酶的合成及基本細胞的構成，藻類固定的CO2被轉化為脂類或糖類，而不是蛋白質(zhì)。 藻的細胞密度低，使光的滲透性增加，每個藻細胞所吸收的光能增加，使得單位生物量所產(chǎn)生的能量增加，從而更多的能量以脂肪的形式儲存起來。 二酰基甘油轉移酶被激

10、活，這種酶可以將酰基輔酶-a轉化為三酰甘油酯（TAG）,圖3 在不同初始濃度的TN下，斜生柵藻生物量 脂 類含量及產(chǎn)量的變化,圖4 在不同初始濃度的TP下，斜生柵藻生物量 脂 類含量及產(chǎn)量的變化,表2 不同初始TN濃度或TP下的最大脂類積累速率,在氮、磷不足情況下，斜生柵藻的脂類含量增加，但由于低的藻生物量，使脂類產(chǎn)量和積累速率并不是最大的。此外，脂類的積累速率由