产油微藻的筛选及其产油性能评价的研究

为了筛选具有产油潜力的能源微藻,从东北地区部分水域中分离出98种微藻。根据生长情况和尼罗红染色法筛选出14个藻种进行产油水平比较。通过藻种生物量以及油脂含量的测定,建立了富油微藻的综合评价方法,获得总脂含量超过30%的微藻10株,其中小球藻R1的油脂含量47.87%,油脂产率达到72.47 mg?L-1?d-1,并且其三酰基甘油含量较高,适合于生物柴油生产,是具有产业化潜力的优良藻种。     

造纸废水培养富油微藻的研究

研究了利用造纸废水培养富油微藻的可行性,以期为降低微藻柴油成本寻找一条新的途径。首先对选用的几株微藻进行了含油量和油脂组成成分分析、考察了微藻异养利用碳源的能力、对可进行异养的微藻进行了不同培养方式下的生长及产油能力考察,从而初步筛选出目标藻;通过紫外诱变进行进一步筛选,     

不同培养方式下微藻产油能力的研究

选取了6种微藻(包括3株绿藻、2株硅藻和1株金藻),考察了其在不同外加碳源下的异养能力,以及不同培养方式下的生长及产油情况。结果表明:除小新月菱形藻外,其余5株藻均可异养,然而外加碳源对其影响大小不同。筛选出1株小球藻和1株栅藻,其兼养时油脂产率分别达到102.48和129.13 mg/(L·d),是自养组油脂产率的6倍和8倍,可进一步优化培养条件以期作为生物柴油原料。     

利用污水厂二级出水对富油微藻藻种的培育和筛选

以二级出水为培养液,对比研究了4种微藻的生长特性、油脂含量及脱氮除磷效能。结果表明4种微藻在二级出水中生长符合经典的微生物生长规律,二形栅藻(Scenedesmus obliquus)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)可达到较高的生物量和生长速率,适于在二级出水中生长。普通小球藻和二形栅藻培养后藻液中油脂含量显著高于其他两种微藻;普通小球藻的含油率最高,达37.46%,具有可观的产油潜力。4种微藻对二级出水均展现出较强的脱氮除磷效能,总磷(TP)的去除率都达到80%以上,总氮(TN)去除率达到75%以上,表明利用微藻可达到同步富集油脂和深度净化水质的作用。     

富油微藻培养过程中pH的分阶段调节路径

富油微藻的培养是以获得较高总脂含量为目的,培养过程中提高生物质积累量和提高细胞内油脂含量同等重要。依据微藻生物量积累和油脂积累对培养基pH的要求不同,提出了富油微藻培养过程中pH的分阶段调节路径,通过分阶段主动控制培养基的pH来实现分阶段分别提高微藻生物质积累量和油脂含量的目的。微藻培养过程中pH分阶段调节路径的实施,可以提高微藻生物柴油产业的总产油量,降低微藻生物柴油的生产成本。     

异养产油单针藻的生长、代谢及脂肪酸组成的变化

单针藻是制备生物柴油较好的原料。以产油单针藻为对象,研究了单针藻在异养培养中生长、代谢的特性及脂肪酸组成变化。结果表明,Richards模型能够较好拟合藻细胞的生长与培养时间的关系。建立了微藻细胞对硝酸盐、磷酸盐的代谢模型,得出藻细胞生物量对硝酸盐、磷酸盐的得率系数分别为5.319 g/g、500 g/g。生长过程中脂肪酸组成变化的分析表明,延长藻细胞的培养稳定期可增加C18∶1的含量。     

褪黑素诱导糖蜜废醪液培养单针藻Monoraphidium sp.FXY-10 产生物燃料

研究褪黑素对糖蜜酒精废醪液中单针藻Monoraphidium sp. FXY-10生长和油脂积累的影响。结果表明，以糖蜜酒精废醪液为基础培养基，添加10^-3μmol/L的褪黑素，微藻中的油脂含量达到68.69%，是对照组的1.15倍，且最高生物量为1.22g/L，相比对照组提高了41.86 %。与对照组相比，藻细胞内蛋白质和碳水化合物含量分别是对照组的0.61和1.41倍。在微藻培养过程中，糖蜜废醪液中的COD、总氮及总磷的清除率分别达到92.33%、90.07%和86.04%。此外，外源褪黑素的添加提高了乙酰辅酶A羧化酶（acetyl coenzyme A carboxylase，ACCase）、苹果酸酶（malic enzyme，ME）的活性，而降低了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase，PEPC）的活性。初步技术经济分析表明，1kg单针藻Monoraphidium sp. FXY-10的干燥粉可以制备535.8g生物柴油。研究表明，褪黑素可以促进糖蜜酒精废醪液中微藻的生长和油脂的积累，降低培养成本，为微藻扩大化生产提供了新的理论基础。     

两步法催化高酸价微藻油脂制备生物柴油

研究了两步法催化高酸价微藻油脂制备生物柴油的工艺条件。测定从产油栅藻培养物中提取的油脂的化学成分,发现油脂的游离脂肪酸含量分布在10%~32%,极性脂含量分布在21%~46%。以此高酸价、高极性脂含量油脂,经过酸预酯化-碱催化转酯化两步法制备生物柴油。其最优反应条件为:30%的醇加入量,1%油质量的硫酸催化反应2 h,其油脂酸价可从初始酸值的17~46 mg/g降低至2 mg/g以下;随后,在醇油物质的量之比为12:1,催化剂氢氧化钾用量为油质量的2%,65℃条件下反应30min,制备所得生物柴油中脂肪酸甲酯的质量分数可达96.6%,甘油三酯的转化效率接近100%。根据《柴油机燃料调合用生物柴油》国家标准,测定了微藻生物柴油产品的品质指标,发现其密度、运动黏度、酸价、氧化安定性等各项指标均符合国家标准(GB/T 20828-2007);热值为39.76 MJ/kg,符合欧盟生物柴油标准(EN 14214)。     

不同亚临界溶剂从微拟球藻湿藻泥中提取油脂

以微拟球藻(Nannochlorsis sp.)湿藻泥为原料,研究了亚临界乙醇、亚临界乙醇-正己烷共溶剂及硫酸辅助亚临界乙醇-正己烷共溶剂3种萃取体系对微藻油脂提取的影响. 结果表明,亚临界乙醇-正己烷比亚临界乙醇对湿藻细胞有更高的油脂萃取率和低的溶剂用量,加入少量硫酸可进一步提高油脂的提取率、降低溶剂用量. 微拟球藻湿藻泥(含水约70%)优化提取条件为,正己烷/乙醇体积比3:1,液固比(溶剂/藻细胞干重)7 mL/g,加入藻细胞干重6%的硫酸,1.5 MPa下90℃萃取30 min,在此条件下油脂提取率可达90%以上. 3种萃取体系获得的微藻油脂均以甘油三酯为主,甘油三酯的脂肪酸主要为C16:0, C18:1和C16:1,其中硫酸辅助亚临界共溶剂萃取的微藻油脂中甘油三酯含量最高,约占总脂的86%以上.     

植物激素诱导对小球藻Chlorella vulgaris细胞生物量和油脂合成积累的影响

目的探讨植物激素诱导对小球藻Chlorella vulgaris细胞生物量、油脂含量及内生激素浓度的影响规律。方法分别以天然植物源脱落酸(abscisic acid,ABA)、工业合成萘乙酸(1-naphthylacetic acid,NAA)和二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)诱导培养小球藻Chlorella vulgaris细胞,细胞干重法检测藻细胞生物量及油脂含量,气相色谱-质谱(GC-MS)分析脂肪酸组成,高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)测定内生激素浓度。结果 NAA诱导对藻细胞生长和脂质合成积累表现出显著的促进效应,其最大油脂产率为418.6 mg/(L·d),分别为2,4-D和ABA诱导藻细胞的1.48和1.83倍;NAA诱导有效调整了小球藻胞内饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸比例,使其组成和含量更易于制备高质量生物柴油;NAA作为激素合成前体参与内生激素(吲哚乙酸、茉莉酸和水杨酸)生物合成,促进内生激素水平升高,而提高浓度的内生激素可能通过一定的信号途径刺激藻细胞生长和合成脂质。结论植物类激素NAA可作为植物源激素替代物用于低成本微藻油脂生产,为制备经济可行的、高质量生物柴油提供了新的途径。     

营养元素对三角褐指藻生长和脂类积累的影响

研究了不同营养元素(氮、磷、硅、铁)在不同培养浓度条件下,对三角褐指藻生长以及细胞脂类积累的影响作用。结果显示:藻细胞生长随氮含量的增加而增加,但超过一定浓度后作用不明显,最适合三角褐指藻生长的氮含量为 1.76 mmol/L。缺氮和低氮(0.22~0.44 mmol/L)培养能够明显提高藻细胞脂类含量。缺磷培养能有效促进藻株脂类积累,但是藻细胞生长受到明显抑制。缺硅导致藻细胞的生长减缓,但是对藻细胞的油脂积累影响不显著。在缺铁和高铁(0.048 mmol/L)条件下,藻的总脂含量均高于正常的培养条件。实验证明通过两步培养的方法,先在营养充足的培养基中进行藻细胞生长,然后将藻细胞转移到海水中培养,可以明显提高藻细胞的油脂含量。最终本实验确定海水为诱导三角褐指藻脂类积累的最佳诱导培养基。     

微藻在废水脱氮除磷中的应用

介绍了市政废水、工业废水、农业废水与厌氧废水的氮磷含量、特点及微藻应用现状,阐明了微藻对废水中氮、磷的去除原理,归纳了微藻藻株的单一藻株以及多种微藻混合培养或藻菌共同培养的筛选方法,简述了光照、营养元素、pH、温度等因素对微藻脱氮除磷的影响,总结了悬浮态培养系统与固定化培养系统2种培养系统的应用。认为在未来微藻相关研究应集中于各类培养系统中微藻的分布、微藻与基质、微藻与载体的相互作用和传质规律等方向;进一步探究廉价且效果良好的固定化载体,高效率的微藻固定化反应器与解吸方法,以及多细胞共固定化生产方面的应用;开发微藻脱氮除磷与微藻制备油脂耦合工艺和微藻生物燃料在废水的应用。     

微藻产生物柴油研究进展

微藻是地球上生长最快的植物,利用含油微藻作为生物柴油的原料来源是生物燃料产业最具竞争力的选择之一。本文首先介绍了含油微藻制备生物柴油的工艺过程,然后对产油微藻的筛选、微藻培养系统、微藻的收集分离、藻油的提取、微藻油脂制生物柴油过程分别进行了阐述,其中就用于微藻规模化培养的循环渠开放系统和各种光生物反应器的封闭系统进行了较为详细的讨论,指出了各种系统的优缺点和最新研究进展。最后,就微藻产生物柴油产业的发展趋势和研发方向提出了建议。     

制备生物柴油用小球藻的油脂富集培养研究

研究了培养温度、光照强度、氮源及其氮含量对小球藻Chlorella spp的生长、油脂含量及脂肪酸的影响,以期获得最为适宜的富含油脂微藻的培养条件.采用比生长速率评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取微藻中的油脂,并采用气质联用和气相色谱分析微藻的脂肪酸纰成.研究结果表明.既能使微藻Chlorella spp良好生长又可提高其油脂含量的培养条件为:温度25℃、光照强度3 500 lux、添加氮源硝酸钠并使其含氮质量浓度为0.25 g/L,此时的油脂含量可达43.7%.微藻脂肪酸的组成以C16∶0、C18∶0、C18∶2为主,表明小球藻的主要脂肪酸组成为C16和C18脂肪酸.     

青岛能源所等揭示工业微藻产油过程中碳源分配机制

正在一定条件下,微藻可大量累积油脂,从而生产生物柴油。然而其光合作用固定产物不仅以油脂形式存在,还以水溶性多糖或淀粉等其它多种碳存储物形式存在。各类碳存储物合成所需前体都为葡萄糖和还原力等,因此,了解和调控碳前体到各种碳存储物之间的分配,对于采用代谢工程手段提高工业微藻的油脂产量有着重要意义。近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心徐健团队与中科院水生生物研究所微藻生物技术中心韩丹翔、胡强团队合作,揭示了缺氮胁迫条件下微藻光合作用固定的碳源分配到油脂(甘油三酯,即TAG)的分子机制,为利用这一机制来提高微藻油脂产量提供了理论基础和研究思路。相关成果于12     

曝气间隔对普通小球藻生物质积累的影响

细胞高密度培养有利于降低微藻规模化培养成本及其生物柴油制造的成本,曝气是影响微藻规模化高密度培养的重要因素之一。以普通小球藻(Chlorella vulgaris,FACHB-1227)为研究对象,采用BG11培养基,于新型套管式沿程曝气光生物反应系统中,以细胞密度为检测指标,实验研究了曝气间隔时间对藻液中细胞密度、藻液pH值、溶氧量变化的影响。控制每次曝气时气体流量为10L/min、持续时间为0.5h,培养周期为15天。结果表明,藻液中积累的溶解氧能够及时排除,进入生物质积累稳定期时,藻液的pH值基本恒定;微藻生长稳定期时(培养12天),曝气间隔0.5h时细胞密度为7.22×106个/mL,相比于1h、1.5h、2h分别提高了9.56%、41.02%和122.1%。可见,适当减少曝气间隔时间,可显著提高藻细胞密度。     

二氧化碳联合核桃壳提取液促进单针藻Monoraphidium sp. QLZ-3的生长和油脂积累

以单针藻Monoraphidium sp. QLZ-3为对象，研究了CO₂对微藻在核桃壳提取液（walnut shell extracts，WSE）中生长及油脂积累的影响。结果显示，在12%的CO₂条件下，微藻在WSE中的生物量产率及油脂产率达到196.85mg/(L·d)和97.52mg/(L·d)，分别是对照组的1.33倍和1.57倍。WSE培养下，外源CO₂上调了微藻中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶基因（ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase，rbcL）的表达量，从而促进了CO₂的固定。此外，12% 的CO₂提高了微藻对WSE中多酚的利用，同时上调了乙酰辅酶A羧化酶（acetyl coenzyme A carboxylase，ACCase）和苹果酸酶（malic enzyme，ME）活性，下调了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase，PEPC）活性。研究表明，CO₂可以提高WSE中微藻的生物量产率和油脂产率，降低培养成本，为核桃壳的资源化利用及微藻的工业化生产提供了新的理论基础。     

一株栅藻Sq2对酒精废水处理效果的研究

利用前期筛选得到的1株栅藻属藻种Sq2对酒厂废水的处理效果进行研究。结果表明,Sq2能利用酒厂废水进行生长,具备一定处理高COD有机废水(酒厂原废水)的能力。特别是在二级出水长势良好,具有较高的生物量、油脂产率,分别为100.5、30.3 mg/(L·d),对COD、TN、TP的去除率分别达到89.5%、89.7%、93.4%。利用酒厂废水培养产油微藻,可为微藻培养提供廉价的水源和营养成分,实现废水的资源化和无害化处理。     

金属离子对产油微生物油脂积累影响的研究进展

利用产油微生物合成含量丰富的油脂,对于解决石化能源日益紧缺问题,改善人类生活水平具有重要意义.金属离子能影响产油微生物生长形态、细胞内外渗透压和油脂合成关键酶活力等,对产油微生物油脂合成有重要的调控作用.本文首先介绍了产油微生物的产油机制,随后重点阐述了金属离子对产油微生物油脂积累的影响及其分子机理,最后对进一步探讨金属离子在产油微生物发酵过程中的作用研究提出一些建议.文章指出由于产油微生物油脂合成途径不尽相同,在工业上利用产油微生物生产油脂时,应从该微生物油脂合成的主要途径入手,找出该途径中的关键酶,随后充分考虑不同微生物对金属离子的耐受性、不同金属离子对微生物形态和胞内关键酶活力的影响,以及不同金属离子之间对同种关键酶的活性中心是否存在竞争或协同的关系等,从而制定可行的金属离子添加控制策略.     

发酵罐高密度异养培养小球藻的研究

文章研究了小球藻利用发酵罐进行高密度异养培养。通过对流加培养和半连续培养两种培养方式的研究,测定小球藻Y4的生长量和油脂含量,确定藻株维持稳定生长的最优培养条件。实验结果表明,pH=7,DO=20%,补料最佳C/N为100,补料适宜碳浓度为30 g/L,取料量为1/5,小球藻Y4可以实现高密度稳定生长,且油脂含量较高,促进了小球藻高密度培养的开发和利用。