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Cultivation of Chlorella protothecoides Using Pichia pastoris Fermentation Waste Liquor

利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究



全 文 :·研究报告·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第9期
收稿日期 : 2014-04-17
基金项目 :“863”课题(2011AA02A204,2013AA065805)
作者简介 :邓伟,男,硕士研究生,研究方向 :微生物能源 ;E-mail :guixiaohua744@sohu.com
通讯作者 :闫云君,男,教授,博士生导师,研究方向 :微生物能源 ;E-mail :yanyunjun@hust.edu.cn
小球藻是一种常见的单细胞微藻,球形,属于
绿藻门、绿藻纲、小球藻属[1]。小球藻的经济价值
主要源于其含有丰富的蛋白质、油脂、维生素、色
素及具有高产量的特点。小球藻中蛋白质含量一般
可达 50%,而油脂含量一般为 25% 左右,特殊情况
下可达 80%。小球藻中的色素、维生素还可作为精
细化工产品[2]。
利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究
邓伟  桂小华  汪桂林  姚杰  闫云君
(华中科技大学生命科学与技术学院,武汉 430074)
摘 要 : 以毕赤酵母发酵废液为水源并提供部分 C 源和 N、P,在 500 mL 摇瓶中,比较了发酵废液培养基与 SE 基础培养基
对原始小球藻的生长影响,并通过单因素和正交优化发酵废液培养基。结果表明,发酵废液培养基适合于原始小球藻的培养。利
用发酵废液培养小球藻,在添加葡萄糖 0.05 mol/L,硝酸钠 0.01 mol/L,磷酸二氢钾 0.003 mol/L,海绿素浓度 300 μL/L,培养 7 d 后
最高生物量达 6.56 g/L,油脂含量达 33.68%,两者均高于 SE 基础培养基。油脂的脂肪酸组成分析表明,废液培养基培养下小球藻
油脂的脂肪酸组成主要是 C16∶0(25.12%)、C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、C18∶2(6.78%)、C18∶3(8.58%),而 SE 培
养基培养的小球藻油脂脂肪酸组成主要是 C16∶0(24.56%)、C18∶0(20.36%)、C18∶1(16.66%)、C18∶2(14.32%)、C18∶3
(30.98%),两种培养基培养所得藻油脂肪酸组成虽相差较大,但均适合作为生物柴油的原料。
关键词 : 原始小球藻 毕赤酵母发酵废液 生物量 油脂含量 优化
Cultivation of Chlorella protothecoides Using Pichia pastoris
Fermentation Waste Liquor
Deng Wei Gui Xiaohua Wang Guilin Yao Jie Yan Yunjun
(School of Life Science and Technology,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074)
Abstract: The aim of this article was to examine the feasibility to cultivate Chlorella protothecoides using waste liquor of Pichia pastoris
fermentation and then further optimize the cultivation conditions. The results showed that the P. pastoris fermentation waste liquor had more
positive effect on the growth of C. protothecoides than SE culture medium. The highest biomass of 0.65 g/L was achieved after 7 days cultivation
when using the fermentation waste liquor diluted to 10 times, which was 2.28 fold of that of SE medium. However, it could not significantly
improve the lipid content of C. protothecoides. Then, the culture medium was optimized via single factorial experiments and orthogonal
experiments. The obtained optimal culture conditions for the maximum biomass were :0.05 mol/L glucose, 0.01 mol/L NaNO3, 0.003 mol/
L KH2PO4, and 300 μL/L seaweed liquid fertilizer. Under the optimal culture conditions, 6.56 g/L dry-weight of C. protothecoides biomass and
33.68% lipid content were achieved. The fatty acid profiles of the lipid were C16 :0(25.12%), C18∶0(4.69%), C18∶1(50.46%),
C18∶2(6.78%)and C18∶3(8.58%), which were suitable for biodiesel feedstock.
Key words: Chlorella protothecoides Fermentation waste liquor of Pichia pastoris Biomass Lipid content Optimization
小球藻可在各种不同的培养基中生长,包括富
含氮、磷元素及 COD 的有机废水。用废水培养小球
藻一方面可以获得藻细胞及胞内有经济价值的产物;
另一方面小球藻可以吸收和利用废水中的氮、磷化
合物及有机物,净化废水,从而实现经济效益和环
境效益的统一。因此,用富含氮、磷的废水培养小
球藻,既可降低培养成本,又可深度净化废水,实
2014年第9期 143邓伟等:利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究
现废水的无害化及资源化,具有经济与环境的双重
效益[3]。
有机工业废水中一般富含氮、磷化合物或高浓
度的 COD,将其稀释及成分改良之后,用于培养小
球藻,可实现废水的资源化。Sánchez 等[4]研究了
用生产完橄榄油之后含有 1%-2% 的矿物质及 14%-
15% 的有机物质的工业废水为培养基培养小球藻,
结果表明,在废水稀释 10 倍之后,在柱状光合反应
器中连续通气及光照,可使小球藻培养的细胞产率
达 1.4×10-3 g/(L·h),最大生长速率达 0.04 /h。曲
春波等[5]研究了以啤酒废水为培养基培养蛋白核小
球藻,在添加了葡萄糖、钾、钙、镁、铁等矿物元
素之后,经摇瓶培养 3 d,生物量可达 5.3 g/L。贾璇
等[6]研究了利用富含氨氮的化肥厂废水为培养基培
养小球藻,在添加了葡萄糖、碳酸钠及磷酸盐之后,
经培养 4 d,小球藻细胞浓度可提高 6 倍。
本研究针对小球藻高培养成本问题,探索利用
毕赤酵母发酵废液培养小球藻,实现废液资源化利
用,以降低小球藻培养成本。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 藻种 原始小球藻(Chlorella protothecoides),
购于中国淡水藻种库(武汉)。
1.1.2 培养基 SE 基础培养基:0.25 g NaNO3,0.075
g K2HPO4,0.175 g KH2PO4,0.075 g MgSO4·7H2O,0.025
g CaCl2·2H2O,0.025 g NaCl,0.005 g FeCl3·6H2O,
1 mL EDTA-Fe,1 mL A5(Trace mental solution),
1 mL Soil extract(土壤提取液)。
EDTA-Fe :称取 0.901 g FeCl3·6H2O 溶于 10 mL
1 mol/L HCl 中,然后与 10 mL 0.1 mol/L EDTA-Na2 混
合,加入蒸馏水稀释至 1 000 mL。
A5(Trace mental solution): 称 取 286 mg
H3BO3,186 mg MnCl2·4H2O,22 mg ZnSO4·7H2O,
39 mg Na2MoO4·2H2O,8 mg CuSO4·5 H2O,5 mg
Co(NO3)2·6 H2O 于蒸馏水中,定容至 1 000 mL。
Soil extract(土壤提取液):取未施过肥的花园
土 200 g 置于烧杯或三角瓶中,加入蒸馏水 1 000 mL,
用透气塞封住瓶口,在水浴中沸水加热 3 h,冷却,
沉淀 24 h,此过程连续进行 3 次,然后过滤,取上清液,
于高压灭菌锅中灭菌后于 4℃冰箱中保存备用。
毕赤酵母发酵废液培养基 :本研究所用废水为
实验室毕赤酵母经发酵之后,离心所得的上层废液,
冷藏备用。使用前高压灭菌。高压灭菌之后废水的
主要水质指标,见表 1。
表 1 发酵废液的水质指标
COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L)
6 300 846 146 689
1.1.3 试剂与仪器 试验用水为双蒸水,培养基用
营养盐均为分析纯试剂,海绿素购自英国欧麦思农
用流体有限公司。紫外可见光分光光度计(上海美
谱达),全温度光照振荡培养箱(太仓华美),酶标
仪工作站(美国分子)。
1.2 方法
1.2.1 原始小球藻在毕赤酵母发酵废液培养基中的
培养 指数期藻种接种到含 200 mL 分别稀释 4 倍、
5 倍、8 倍、10 倍和 12 倍的毕赤酵母发酵废液培养
基的三角烧瓶(500 mL)中,置于恒温光照摇床,
接 种 量 为 初 始 培 养 基 体 积(V/V) 的 10%, 温 度
28℃,转速 200 r/min,连续培养 7 d。
对照组 :指数期藻种接种到含 200 mL SE 液体
培养基的三角烧瓶(500 mL)中,置于恒温光照摇
床,接种量为初始培养基体积(V/V)的 10%,温
度 28℃,转速 200 r/min,连续培养 7 d。
1.2.2 原始小球藻在废液培养基中的条件优化 通
过单因素优化和正交优化,选取葡萄糖、硝酸钠、
磷酸二氢钾和海绿素 4 个因子进行培养基优化。
1.2.3 生物量的测定 全波长扫描下,原始小球藻
的最大吸收波长为 680 nm,因此可通过测定藻液在
680 nm 处的吸光度(OD680),利用公式(1)计算细
胞干重。
y=0.2621x-0.0152 (1)
式中,y 为细胞干重(g/L),x 为 OD680。
1.2.4 油脂含量的测定 利用优化后的尼罗红法测
微藻细胞油脂含量 :利用 20% 的 DMSO 水溶液作
为渗透剂,在 50℃水浴条件下对藻细胞预处理 30
min,然后在 200 μL 藻液中加入 1.5 μL 质量浓度为
0.5 mg/mL 的尼罗红丙酮溶液,振荡混匀,37℃染
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期144
色 10 min,使用酶标仪检测 480 nm 光激发下,580
nm 处的荧光强度。每组试验设 3 个平行。以微藻单
位质量浓度(g/L)的相对荧光强度表征微藻的油脂
含量[7]。
Bligh and Dyer 法测定藻粉含油量[8]:取 1 g 干
燥藻粉,加入 5 mL 甲醇,2.5 mL 氯仿和 1 mL 双蒸
水,振荡混匀,超声 40 min ;加入 2.5 mL 氯仿和 2.5
mL 硫酸钠溶液(1.5 W/V),超声 20 min(超声温度
控制在 25℃左右)。室温收集萃取液,向萃取液中
加入 25 mL KCl 溶液(0.88 W/V),离心分层。下层
油相转移至旋转蒸发仪上,除去溶剂。60℃干燥至
恒重,称重得油脂含量。
1.2.5 油脂的完全甲酯化及气质联用(GC/MS)检
测[9] 参照国标 GB/T 17376-2008 的方法,取适量
提取油脂于三角磨口烧瓶中,加入沸石及适量 KOH-
甲醇溶液,装好冷凝管,通入氮气,排尽其中的空气,
之后进行水浴回流,每隔 30 s 摇动一次烧瓶,至无
明显油滴为止 ;然后再加入适量 BF3-CH3OH,继续
回流 3 min ;结束后向烧瓶中加入适量正己烷,取出
烧瓶,用饱和 NaCl 溶液反复洗涤至溶液 pH 为 7 左右,
静置收集正己烷相。浓缩溶液之后,加入适量无水
Na2SO4 进行 GC/MS 分析。其测定条件为 :HP-5(30
m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱,从 60℃
开始,保持 2 min,然后以 6℃/min 升温至 250℃,
保持 5 min,载气为氦气。MSD 离子源为 EI 源,温
度 230℃,电子能量 70 eV。
2 结果
2.1 原始小球藻在毕赤酵母发酵废液培养基中的
培养
不同浓度的毕赤酵母发酵废液用于原始小球藻
的培养,其生长曲线如图 1 所示。由图 1 可知,不
同浓度的毕赤酵母发酵废液培养小球藻 7 d 后,小
球藻的生物量都有不同程度地增长。稀释 10 倍时,
小球藻的生物量增长得最快,最高生物量达到 0.65
g/L,高于对照组。此时培养基中的营养物质的浓度
最适合小球藻的生长,再稀释到 12 倍时,培养基中
的营养物质的浓度明显降低,影响小球藻的生长,
培养 7 d 后的生物量也低于其他试验组,但高于对
照组。这说明将毕赤酵母发酵废液稀释一定倍数之
后,其中丰富的氮、磷等营养物质可以较好地满足
一定时期内小球藻对营养物质的需求,可以用来培
养小球藻,且效果比基础 SE 培养基要好。
0 1 2 3 4 5 6 7
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7ᒢ䟽 g/L ᰦ䰤 d ሩ➗㓴〰䟺4ؽ〰䟺5ؽ〰䟺8ؽ〰䟺10ؽ〰䟺12ؽ
图 1 毕赤酵母发酵废液稀释一定倍数培养小球藻生长曲线
不同浓度的发酵废液培养原始小球藻,培养 7
d 后,藻细胞内的油脂动态变化如图 2 所示。由图 2
可知,稀释 10 倍的发酵废液培养小球藻,培养 7 d 后,
最高相对荧光强度为 70.25,是对照组的 2.18 倍。
1 2 3 4 5 6 7
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75⴨ሩ㦗ݹᕪᓖ ษޫᰦ䰤 d ሩ➗㓴〰䟺4ؽ〰䟺5ؽ〰䟺8ؽ〰䟺10ؽ〰䟺12ؽ
图 2 发酵废液培养小球藻油脂含量动态变化
利用藻粉提取油脂并测定其含量,结果如表 2
所示。不添加其他物质的不同浓度发酵废液培养小
球藻能促进其生物量的增长,但不能有效地促进其
油脂的积累。
2.2 原始小球藻在废液培养基中的条件优化
2.2.1 单因素优化 (1)葡萄糖单因素试验 :发酵
废液中不同葡萄糖浓度对小球藻生物量影响如图 3
所示。由图 3 可知,添加葡萄糖之后,小球藻能快
速地生长,且随着葡萄糖浓度的增加,小球藻的生
物量在总体上呈现先上升后下降的趋势。在葡萄糖
2014年第9期 145邓伟等:利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究
浓度为 0.05 mol/L 的情况下,小球藻最高生物量达
到 4.35 g/L。当葡萄糖浓度大于 0.05 mol/L,藻细胞
外渗透压的增加,导致细胞死亡。(2)硝酸钠单因
素试验 :不同硝酸钠浓度对小球藻生物量影响如图
4 所示。由图 4 可知,随着硝酸钠浓度的增加,小
球藻的生物量先上升后下降。硝酸钠为 0.01 mol/L
时,最大生物量为 5.17 g/L。当加入的硝酸钠浓度大
于 0.01 mol/L 时,藻细胞吸收过量氮源,影响细胞
的分裂,减少生物量。(3)磷酸二氢钾单因素试验:
从图 5 可知,随着磷酸二氢钾浓度的增加,小球藻
生物量迅速增加。磷酸二氢钾浓度为 0.002 mol/L 时,
最大的生物量达到 4.87 g/L ;磷酸二氢钾浓度超过
0.002 mol/L 时,细胞的代谢活性发生降低,从而严
重影响小球藻的细胞分裂,使小球藻生长减慢。(4)
海绿素单因素试验 :混合液培养基中不同海绿素浓
度对小球藻生物量影响如图 6 所示。由图 6 可知,
小球藻生物量随着海绿素浓度增加而增加,当海绿
素添加量为 300 μL/L 时,最高生物量为 4.99 g/L ;
海绿素添加量大于 300 μL/L 时,海绿素抑制小球藻
的生长。
2.2.2 正交试验 在上述单因素试验基础上,考察
葡萄糖(A)、硝酸钠(B)、磷酸二氢钾(C)和海
绿素(D)四个因子对小球藻生物量的影响,进行
四因子三水平的正交试验。试验设计如表 3 所示。
通过正交试验,得到的试验结果如表 4 所示,
方差分析如表 5,主效应如图 7 所示。对结果进行
的极差分析可以看出,A 因素(葡萄糖浓度)极差
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
5ᒢ䟽 g/L ษޫᰦ䰤 d 0 mol/L 0.025 mol/L 0.05 mol/L 0.075 mol/L 0.1 mol/L 0.15 mol/L 0.2 mol/L
图 3 葡萄糖浓度对原始小球藻生长的影响
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
5
6ᒢ䟽 g/L ษޫᰦ䰤 d 0 mol/L 0.005 mol/L 0.0075 mol/L 0.01 mol/L 0.015 mol/L 0.02 mol/L
图 4 NaNO3 的浓度对原始小球藻生长的影响
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
5 ᰦ䰤 d ᒢ䟽 g/L 0 mol/L0.001 mol/L0.002 mol/L0.003 mol/L0.005 mol/L0.01 mol/L
图 5 KH2PO4 的浓度对原始小球藻生长的影响
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
5ᒢ䟽 g/L ᰦ䰤 d 0 μL/L 100 μL/L 200 μL/L 300 μL/L 500 μL/L 1000 μL/L
图 6 海绿素浓度对原始小球藻生长的影响
表 2 发酵废液稀释不同倍数下培养小球藻的油脂含量
稀释倍数 油脂含量(%)
对照组 18.56
4 倍 16.58
5 倍 16.34
8 倍 19.05
10 倍 21.26
12 倍 19.67
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期146
最大,D 因素(海绿素浓度)极差最小,即影响微
藻生物量的因素大小为 :葡萄糖浓度 > 硝酸钠浓度
> 磷酸二氢钾浓度 > 海绿素浓度。根据极差分析得
到的微藻生长最佳培养基组成为 A2B2C3D2,即葡萄
糖浓度 0.05 mol/L,硝酸钠浓度 0.01 mol/L,磷酸二
氢钾浓度 0.003 mol/L,海绿素浓度 300 μL/L。以最
佳培养基组成为培养基进行验证性试验,培养 7 d 后,
微藻生物量达到 6.56 g/L,表明正交试验结果可靠。
表 4 正交试验结果
试验号
因素
试验结果
A B C D
1 1 1 1 1 3.85
2 1 2 2 2 4.81
3 1 3 3 3 4.58
4 2 1 2 3 5.56
5 2 2 3 1 6.36
6 2 3 1 2 5.87
7 3 1 3 2 4.69
8 3 2 1 3 4.97
9 3 3 2 1 4.21
K1 4.41 4.70 4.90 4.81
K2 5.93 5.38 4.86 5.12
K3 4.62 4.89 5.21 5.04
R 1.52 0.68 0.35 0.32
K1、K2、K3 分别为同一列中水平 1、2、3 的 3 次结果的平均值 ;极值 R
表示因素的每个水平的平均生物量中最大值与最小值之差
2.3 两种培养基培养下油脂成分分析
提取对照组和试验组藻粉中油脂,并分析油
脂成分。结果(图 8)表明,SE 培养基培养小球
藻,所得油脂含量为 20.35% ;以优化之后的混合
液为培养基,油脂含量为 33.68%。SE 培养基培养
下小球藻油脂脂肪酸组成(图 8-A)主要是 C16∶0
(24.56%)、C18∶0(20.36%)、C18∶1(16.66%)、
C18∶2(14.32%)、C18∶3(30.98%);混 合 培 养
基培养下小球藻油脂脂肪酸组成(图 8-B)C16∶0
(25.12%)、C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、
C18∶2(6.78%)、C18∶3(8.58%)。两者脂肪酸组
成主要为 C16 和 C18,但脂肪酸组成相差较大。
表 5 方差分析结果
来源 自由度 Seq SS Adj SS Adj MS F P
A 2 7.3678 7.3678 3.6839 175.98 <0.001
B 2 1.5059 1.5059 0.7529 35.97 <0.001
C 2 0.3935 0.3935 0.1967 9.40 0.006
D 2 0.1345 0.1345 0.0672 3.21 0.039
误差 9 0.1884 0.1884 0.0209
合计 17 9.5900
0.025
6.00
5.75
5.50
5.25
5.00
5.75
4.50
ॳ䟽 g/L 㪑㨴㌆ mol/L ⺍䞨䫐 mol/L ⼧䞨Ҽ≒䫮 mol/L ⎧㔯㍐ μL/L
0.05 0.075 0.005 0.01 0.015 0.001 0.002 0.003 100 300 500
图 7 正交试验主效应图
C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3
0
5
10
15
20
25
30
35
40
A
㜲㛚䞨㓴ᡀ % 㜲㛚䞨⿽㊫ C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 0204060
B
㜲㛚䞨㓴ᡀ % 㜲㛚䞨⿽㊫
图 8 分别在 SE 培养基(A)和混合培养基(B)中培养
的小球藻油脂的脂肪酸组成
表 3 正交试验设计表
水平
因素
A(mol/L) B(mol/L) C(mol/L) D(μL/L)
1 0.025 0.005 0.001 100
2 0.05 0.01 0.002 300
3 0.075 0.015 0.003 500
3 讨论
毕赤酵母发酵废液中含有氮、磷及盐离子等营
养物质,可以满足原始小球藻的生长需要,直接弃
掉既浪费资源,也易造成水污染,不利于可持续发展。
基于此,本研究首先探讨了利用毕赤酵母发酵废液
2014年第9期 147邓伟等:利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究
培养原始小球藻的可行性,结果表明小球藻在未稀
释的毕赤酵母发酵废液中培养时,光合作用受到严
重抑制,藻细胞逐渐死亡,废液变浑浊。测定废液
水质指标得知,其高达 6 300 mg/L 的 COD 含量是藻
细胞无法生长的主要原因。之后,将废液稀释一定
倍数培养小球藻,得到了有利于小球藻生长的最适
稀释倍数。
单独用稀释之后的废液培养小球藻,其生物量
较低,不利于大规模培养。该研究继而考察了外源
碳源、氮源、磷源和海藻素对微藻生长的影响。当
葡萄糖浓度为 0.05 mol/L 时,小球藻达到最高生物
量 4.35 g/L。而葡萄糖浓度超过 0.05 mol/L 时,藻细
胞的外渗透压增加,导致细胞死亡,降低生物量。
硝酸钠为 0.01 mol/L 时,最大生物量为 5.17 g/L。当
加入的硝酸钠浓度大于 0.01 mol/L 时,小球藻的生
物量逐渐下降。氮源初始浓度过高会使藻细胞吸收
过量地氮源,影响细胞的分裂,降低微藻的生物量。
有文献报道[10],氮源浓度的提高能诱导合成硝酸还
原酶(NR)或者激活 NR 酶原,从而增强 NR 酶的
活性,使细胞能更有效地利用氮源。磷酸二氢钾浓
度为 0.002 mol/L 时,最大的生物量达到 4.87 g/L ;
磷酸二氢钾浓度超过 0.002 mol/L 时,细胞的代谢活
性发生降低,从而影响小球藻的细胞分裂,使小球
藻生长减慢。磷源是维持小球藻细胞生长必需的营
养物质。磷元素直接参与了光能的吸收和同化、卡
尔文循环并调节一些酶的活性等[11]。当海绿素添加
量为 300 μL/L 时,小球藻最高生物量为 4.99 g/L ;海
绿素添加量大于 300 μL/L 时,抑制细胞的生长。低
浓度的海绿素能为小球藻的生长提供丰富的生长因
子,其中的细胞分裂素等成分能够促进小球藻的细
胞分裂,从而增加小球藻生物量。Thirumaran 等[12]
研究指出 20% 的海绿素能促进秋葵的生长。海绿素
也能促进玉米和棉花的生长发育[13,14]。
在此基础上,进一步对废液培养基进行了优化,
得到了最佳培养基组成。在最优培养基组成中培养,
小球藻生物量达到最高,且有效地去除了废液中的
COD、总氮、总磷,实现了废液处理及资源化的双
重目的。同时,对在 SE 和混合培养基中培养原始
小球藻获得的油脂组成进行比较发现两者相差较大,
但主要脂肪酸组成均为 C16 和 C18。脂肪酸碳链长
度在 14-20 之间都适合做生物柴油的原料[15]。因此,
分别以 SE 和混合培养基培养原始小球藻获得的油脂
都可作为生物柴油的原料油。
4 结论
利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻,当稀
释 10 倍、培养 7 d 后,最高生物量达 0.65 g/L,是
SE 培养基的 2.28 倍。在此基础上通过单因素和正交
优化发酵废液培养基,得到小球藻生长最佳培养基
组成为 :葡萄糖 0.05 mol/L,硝酸钠 0.01 mol/L,磷
酸二氢钾 0.003 mol/L,海绿素浓度 300 μL/L,培养 7
d 后,最高生物量达 6.56 g/L,油脂含量达 33.68%。
油脂脂肪酸组成分析表明,发酵废液培养基培养小
球藻油脂的脂肪酸组成主要为 C16∶0(25.12%)、
C18∶0(4.69%)、C18∶1(50.46%)、C18∶2
(6.78%)、C18∶3(8.58%),适合作为生物柴油原料。
本文利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻,实现
了废水资源化,降低小球藻培养成本。基于此,可
开发一条有效降低微藻培养成本的新的解决方案。
参 考 文 献
[1] 单俊秀 , 张平 , 刘丽丽 . 小球藻的应用研究进展[J]. 科技风 ,
2010(1):233.
[2] 陈峰 , 姜悦 . 微藻生物技术[M]. 北京 :中国轻工业出版社 ,
1999.
[3] Grnlund E, Klang A, Falk S, et al. Sustainability of wastewater
treatment with microalgae in cold climate, evaluated with energy and
socio-ecological principles[J]. Ecological Engineering, 2004, 22
(1):155-174.
[4] Sánchez S, Martínez ME, Espejo MT, et al. Mixotrophic culture of
Chlorella pyrenoidosa with olive-mill wastewater as the nutrient
medium[J]. J Appl Phycol, 2001, 13(5):443-449.
[5] 曲春波 . 小球藻对培养基中磷的利用与啤酒废水资源化处
理[D]. 上海 :上海交通大学 , 2009.
[6] 贾璇 , 闫海 , 肖宝清 , 等 . 原核小球藻 USTB-01 去除化肥厂废
水中总氮的研究[J]. 环境工程学报 , 2010, 4(4):737-740.
[7] 邓伟 . 利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究[D]. 武
汉 :华中科技大学 , 2014.
[8] Bligh EG, Dyer WJ. A rapid method of total lipid extraction and
purification[J]. Canadian Journal of Biochemistry and Physiology,
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期148
1959, 37(8):911-917.
[9] 汪桂林 , 桂小华 , 邓伟 , 等 .“异养-胁迫”分段培养对原始小
球藻生物量和油脂含量影响研究[J]. 中国生物工程杂志 ,
2013, 33(3):99-104.
[10] Mahan JR, Oliver MJ, Sherman TP. Nitrate reductase activity
during desiccation and rehydration of the desiccation-tolerant moss
Tortula ruralis[J]. Environmental and Experimental, Botany,
1998, 39(1):67-76.
[11] 王金花 , 唐洪杰 , 王修林 , 等 . 氮、磷营养盐对东海原甲藻
生长和硝酸还原酶活性的影响[J]. 应用与环境生物学报 ,
2008, 14(5):620-623.
[12] Thirumaran G, Arumugam M, Arumugam R, et al. Effect of
seaweed liquid fertilizer on growth and pigment concentration of
Abelmoschus esculentus(l)mediku[J]. American-Eurasian
Journal of Agronomy, 2009, 2(2):57-66.
[13] 孙盈萍 , 罗巨海 , 宋国华 , 等 . 海绿素在棉花生产上的应用探
讨[J]. 石河子科技 , 2008, 5(21):4-6.
[14] Kinga M, Sylwia K, Roman K. Influence of of seaweed extracts and
mixture of humic and fulvic acids on germination and growth of Zea
mays L[J]. Acta Scientiarum Polonorum Agricultura, 2011, 10
(1):33-45.
[15] Ruiz NJ, Garcia M, Miron AS, et al. Lipids accumulation in
Chlorella protothecoides through mixotrophic and heterotrophic
cultures for biodiesel production[J]. New Biotechnology, 2009,
25(9):255.
(责任编辑 李楠)