基于发酵动力学模型的小球藻高密度发酵培养

构建了50 L发酵罐小球藻分批培养动力学模型,采用补料策略高密度发酵培养小球藻,考察了补料发酵过程中碳源的利用情况,采用实时荧光定量PCR技术分析了蛋白质合成关键酶二氨基庚二酸异构酶(dapF)、柠檬酸合成酶(CS)和葡萄糖?6-磷酸脱氢酶(G6PDH)的基因表达情况. 结果表明,小球藻经补料培养120 h,细胞生物量达106.65 g/L,平均生长速率为0.89 g/(L?h),葡萄糖的细胞得率为0.56 g/g,发酵过程中葡萄糖和尿素浓度对小球藻的dspF, CS和G6PDH基因表达量有重要影响.     

基于城市污水资源化的跑道池培养小球藻条件优化

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源。鉴于跑道池与污水处理厂的氧化沟在原理和结构上都具有许多相似之处,将氧化沟改造成用于微藻培养的跑道池,可以实现污水处理与微藻生物柴油生产的耦合。本文主要研究了藻种对温度和pH的适应性,并考察了小球藻在跑道池培养系统中的实际应用效果,探讨了利用城市污水连续培养小球藻工艺应用的可行性。结果表明：温度在20~40℃区间,蛋白核小球藻诱变株都能生长,小球藻可承受的pH范围为5.7~9.7。利用跑道池系统可以实现污水处理与微藻培养的耦合,蛋白核小球藻最高干重为0.2867g/L,最高油脂产量可达0.0696g/L,出水水质稳定达到国家排放标准。随着培养规模的扩大,跑道池培养工艺具有良好的应用前景。     

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。     

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.     

培养基对小球藻Chlorella sp.KM-201305生长及产油的影响

研究了SE、BG11、BG11-N、BBM 4种培养基对小球藻Chlorella sp.KM-201305的生长、油脂积累的影响。结果发现,BG11-N培养基更有利于小球藻的快速生长,SE培养基更有利于小球藻对油脂的积累。培养10 d后,Chlorella sp.KM-201305在SE、BG11、BG11-N、BBM 4种培养基中的生物量分别为0.542 g·L~(-1)、0.641 g·L~(-1)、0.701 g·L~(-1)和0.534 g·L~(-1),BG11-N培养基中小球藻生物量最高;Chlorella sp.KM-201305在SE、BG11、BG11-N、BBM 4种培养基中的油脂含量分别为26.73%、24.97%、24.04%、25.44%,SE培养基中小球藻的油脂含量最高。不同的培养基对小球藻Chlorella sp.KM-201305的生长及产油都有显著影响,利于小球藻产油的条件会抑制小球藻的生长。     

不同碳氮组合对小球藻异养培养油脂积累的影响

目的探讨不同碳氮组合对小球藻Chlorella pro tothecoides CS-41异养培养油脂积累的影响。方法以不同浓度葡萄糖为碳源,尿素为氮源,异养培养小球藻,采用干重法测定小球藻生物量,氯仿/甲醇法提取总脂,并采用GC-MS分析脂肪酸含量。结果小球藻最佳生长条件的碳氮组合配比为葡萄糖浓度40g/L,尿素浓度3g/L,此时小球藻生物量达最高,为9.1g/L,脂肪酸产率最大,为1.26g/L;总脂含量最高,为4.38g/L。结论获得了碳氮最佳配比,使小球藻脂肪酸含量提高到1.26g/L,为发酵扩大化培养小球藻制备生物柴油奠定了基础。     

不同碳源对小球藻(Chlorella vulgaris)生长及含油量的影响

为了研究不同碳源对小球藻(Chlorella vulgaris)生长及油脂积累的影响,选取了葡萄糖、麦芽糖、淀粉等共11种碳源分别作为唯一碳源对小球藻进行培养.研究小球藻的生长及油脂积累情况.结果表明,葡萄糖和麦芽糖都可作为唯一碳源,小球藻的最大细胞浓度分别为4.495×108 cell/L和2.725×108 cell/L,含油率分别为53.27％和38.54％.     

有机碳源对异养小球藻生长、蛋白质和叶绿素含量的影响

研究了分别以葡萄糖、蔗糖和乙酸钠为唯一有机碳源异养养殖小球藻的生长、蛋白质和叶绿素合成。葡萄糖和乙酸钠培养的小球藻都出现了高浓度抑制生长的现象,小球藻在葡萄糖和乙酸钠中的最适生长浓度分别为25 g/L和35g/L,最大OD_(680)为5.45和1.93。但是小球藻的生物量随蔗糖浓度增大而增大,当蔗糖浓度为45g/L时出现了最大OD6_(80) 8.13。乙酸钠、蔗糖、葡萄糖培养42小时的小球藻的蛋白质含量分别为18%、15 %和14%,叶绿素含量分别为:17、10、8 mg/g。综合考虑小球藻生长、蛋白质及叶绿素合成,25 g/L葡萄糖是小球藻异养的最适有机碳源。     

应用溶氧反馈控制高密度培养重组大肠杆菌过程中乙酸的产生

在培养重组大肠杆菌的过程中,乙酸的产生会抑制细菌的生长,也不利于重组蛋白的表达.研究了补料培养重组大肠杆菌过程中,应用脉冲补料方式时溶氧信号的响应特征来辩识是否产生乙酸.当大肠杆菌以0.1 h-1的比生长速率生长时,补料过程中发酵液的乙酸含量很低,溶氧pO2的响应信号随脉冲补料而振荡.而在诱导表达重组人表皮生长因子时,大肠杆菌的呼吸能力下降,过量补入的葡萄糖使重组菌产生大量的乙酸,同时pO2的响应信号失去振荡的特征.根据pO2响应信号的特征反馈控制葡萄糖的流加速率,有效地避免了重组蛋白表达过程中乙酸的产生,实现了重组大肠杆菌的高密度培养,菌体干重达到48 g·L-1,重组人表皮生长因子的表达水平提高了45%.     

普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基

采用单因素实验和均匀实验获得了适合于普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基(HA-SK培养基),其关键是C/N比和保证足够的C, N供应. 采用该培养基在摇瓶中异养-光自养串联培养普通小球藻,异养培养结束时细胞密度达13.17 g/L,经过36 h光自养培养后藻体蛋白质和叶绿素含量分别达49.75%和30.17 mg/g. 用5 L生物反应器和1 L平板光生物反应器串联培养,藻细胞密度最高可达15.36 g/L,藻体蛋白质和叶绿素含量分别达54.78%和31.23 mg/g. 表明采用HA-SK培养基进行异养-光自养串联培养可实现普通小球藻的高密度高品质培养.