免费文献传递   相关文献

Effects of two-step cultivation on fatty acid and amino acid of Scenedesmus abundans

两步法培养对丰富栅藻脂肪酸和氨基酸的影响



全 文 :!11
"!

#
2013
$

%
&
 

 
(
 
)
 
*
 
+
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.11No.5
Sep.2013
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2013.05.007
!"#$
:2012-10-22
%&(

)l&ÿ!“¢“V-ö<=±ñ¹º
(KLIB KF201105)
)*+,

¦xÍ
(1987—),
=

P”NŠA

°6BC&

BCDE

&õ;Ë&F;

­IY

JKA
),
“²
,Email:xbyu@jiangnan.
edu.cn
0VQ¢£r1234()“¹,%“lsY
¡u¢

Š
 
‹

$£¤

¥¦§

O

\VB2 CFZ[23 ¨Y2dCF=>‘’“JKLMN

”•
214122)
=
 
>

xcklKLMN3>?£W®OP¥¦IJ*=Q¦!)345

*KLMN3¥¦§RS@Aé

*
=¨©TU?¥¦a)V¥¦Wé3?Xp®9§p3YA

D2EF

TU?¥¦éKLMN3ìUW

>?
ªW®>?£W)@]^
2357g/L、3349%
®
758g/L;
KLMN3̯Z®?Xp
(MUFAs)
[@C18∶1(n
9)
36*ªWhÊÚ]
,^
\Z®?Xp
(SFAs)
®_¯Z®?Xp
(PUFAs)
36*ªWhÊY`

9§p[@ab9§p3ŒW`H
;^
™9p®c9p3ªWdehfV

?@A

TU?¥¦

KLMN

?Xp

9§p
BCDEF
:Q94921    
GHIJK
:A    
GLMF
:1672-3678(2013)05-0032-06
Efectsoftwostepcultivationonfatyacidand
aminoacidofScenedesmusabundans
HUWenjun,LUOWei,LIHanguang,GUQiuya,YUXiaobin
(KeyLaboratoryofCarbohydrateChemistryandBiotechnologyoftheMinistryofEducation,
SchoolofBiotechnology,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)
Abstract:Afteroptimizationofthemedium,Scenedesmusabundanswascultivatedbyatwostep
cultivation,andthechangesoffatyacidandaminoacidbeforeandafterthecultivationwereanalizedto
improvethelipidyieldofS.abundans.Thefolowingresultswereobtained:biomass,lipidcontentand
yieldofS.abundanswereupto2357g/L,3349%,and758g/Lafterthetwostepcultivation,
respectively.Comparedwiththemethod,monounsaturatedfatyacids(MUFAs)content,especialy
C18∶1(n9) inScenedesmusabundanswereincreased,butsaturatedfatyacids(SFAs) and
polyunsaturatedfatyacids(PUFAs)weredecreased.Thetotalaminoacidscontent,especialyessential
aminoacidsdecreased,butSerandMetcontentincreasedslightly.
Keywords:twostepcultivation;Scenedesmusabundans;fatyacid;aminoacid
  
ÁÂq"&õ;TÎÏüš

–†2^j
21
£
¤T¾j»ú£<’>(
[1],
±¾"&T°ah
Z¬õ;¶¢£õ;BCϜTV¡DEHP
[2]。
iÏ£WX&ے

žƒÙ×

&iö#_

1
ÕÖq-–ghî£O½Ðõ;cºT>PC
&_­;
[3]。
ˆó

÷ùiõ;iTžlF
vúƒ„žÛ*)

&ž¢**×qÑèϦT
G>
[3]。
¡Ö׃„žÛÁ¯ÒÖםiT&Ûá
ƒ„1Û

ÖםiT&Û~#*ÎbÕÖ


ҙγµTÕÖKgFÕ֑(qD
Տö÷
[4-6];
#*búÕÖ8¼T
N、P、Fe3+
qG
Öª¦T1ۅ~¥ÄièæTƒ„1ÛT
Ö×
[7-8]。
ÜO

#Ri&ÛÖ×Ⴤ1Û
Ö×ýõ‚pµ¶

ÇÓRq
[9]
TÂüÕÕÖ£½
ÐÑPcºÖ+Í>T¿o

i¼4ƒ„~
™Â&ž&ԃÇ

ºk1T”¦

×ا

èÀ
q&Jf§~éêé2()7™Â¨«

ý
á¥­q)l
[10]。
jiÕÖT*+¼

iT
„_xáµ8xø¢á1Û01úÕ֑(Q$

#*”3„_xáµ8xq¢”TúF£·&
Õ/iT2^´DÖ+,-
[11]。
ýþ~½jö<=‡¶ê­TjkÖi£B
C´ 

³F­ÀÔÓjkÖi&Ûñ_T®
¯‘(

ˆ7#*ÂüÕ´jkÖiµ¶ÕÖ

~
#RÁß×Tƒ„žÛ

ÐÇ

‘´ÂüÕÕ֍
7ÖiT„_xáµ8xø¢á1Ûµ¶”3

1 
N6OPQ
11 
4¡OÄÅ
iQOýþ½j¹ºøû‡ˆ¸`ƒ¼”ù
ê­Á£T

υi

2”’&à׌£jkÖ
i
(Scenedesmusabundans)。
-¶¦î‡”•>ØjQFF­XGHI

”xÙt#{
:015g
Ùt#Â
2mL
»`
©ª¼

Ú(
25mL
âÚ`

™ƒñ”6
85%H3PO4
Œ0ò
100mL。
12 
¢£%ltǹ¢£9:
jkÖiTÕÖҙUÖÕÖ

™$4
BG11[12]
ÕÖ8¼T
Na2CO3ô(|15g/LT’“
À>¢

$4UÖÕÖ8¼
NaNO3TÕÖ8¨£`
¼ÕÖ8

ÕÖ8Tªä
pH
z³ò
65,250mL
TB}¼(|
100mL
TÕÖ{

êQÛ£
10%,

(23±1)℃、180r/min
T~‡¼µ¶UÖÕ
Ö

ÕÖö#£
7d。
13 
RS]^
ÕÖ8TF

ҙLϦö<´

;
、N
;
、P
;

»WÁqϦµ¶ê­áF

©-L
ϦTö<Èô

ҙTB4<´¾¿ÕÖ8µ
¶F

  
ÂüÕÕÖ

!Pü©-ÕÖ8FTÈô´
jkÖiµ¶ÕÖÖ×&Û

U!PüÕÖ¼i
èæ&iµ|&iì#p

cRièæ8®|`¼
ÕÖ8¼µ¶!7üÕÖ

14 
DXPQ
i&ÛT‹Œ

t
4mL
KŒ#Ti {Â
¶s§ÛT
5mL
ù‰Ï¼

Â
8000r/min
Žù‰

min,
/$,Š{

âÚ`ùú"Û

}7/$,Š
{

ˆ7»iƒj
60~80℃
T6û¼6uò®§
Û

s§Û

ƒ„ÖtDÕ

78x:
[13]
Tx`½Õ

”xÙt#=皋i{T›„Û
[14]:
t

mL
Ti{
,6000r/min
ù‰
5min,
âÚ`"Û
1~

}

Œ0£
4mL。
t
100μL(´ 85tâÚ`),
\ÂWˆ4ϼ

(
2mL18mol/L
T
H2SO4,â`
†
10min,
R„`†
5min。
tÀWˆ4Ï(
5mL
T”xÙt#{

ùúzà
,37℃

15min,
R
„`†
10min,
”â⅁‹ºj
530nm
¸T
A530。›„ÛTéJ¸¹D+£ y=21426A530+
00206,R2=09986。
µ8x1ÛT‹Œ

stik45\Â`½Ï
¼

(|
6mol/L
T
HCl
{

Ì2Óõ

j
110℃

24h,
„v7Œ0

*K

âu

"(|
002
mol/L
T{j2ì¼ñ30min,
µ8x”3–
‹Œ
17
Qµ8xT1Û

„_x1۝¢”T‹Œ

„_xþ„F78
GB/T17376—2008
¼TBÜFÝÕ

þ„F7™ì
§J™–
(GCMS)[15]
µ¶„_x¢”á1۔3

2 
efOgh
21 
¢£%;´#LϦê­áFö<Èôµ¶”3

Á£’“À

×ØÙ
、KH2PO4、-¶¦áMgSO4OQ
$jkÖi&Ûñ_T ¡Q$ϒ

­™
L16(4
5)
TB4
Ϧ`I

1,
Èô˔3Sµ

áµ
3。
ûµ


:5
¯Ï¦´jkÖi&ÛQ$
T’?OO,}O
A、B、C、E、D;
®¯Õ֑(£
A4B3C2D1E1,°’“À 35g/L、×ØÙ 35g/L、
KH2PO4120mg/L、-¶¦ƒñ”6 01%、MgSO4
150mg/L。
ÕÖ8Tº2¢”Ž8
BG11
T7D^
_ýú

33 
!

# ¦xÍq

ÂüÕÕÖ´jkÖi„_xáµ8xTQ$
_1 L16(4
5)
5„ÄSl`aO`acd
Table1 FactorsandlevelsofL16(4
5)orthogonalexperiment
`I

ρ(’“À)/
(g·L-1)

ρ(×ØÙ)/
(g·L-1)

ρ(KH2PO4)/
(mg·L-1)

φ(-¶¦)/%

ρ(MgSO4)/
(mg·L-1)
1 20 25 80 0100 150
2 25 30 120 0125 200
3 30 35 160 0150 250
4 35 40 200 0175 300
_
2 L16(4
5)
5„ÄSef
Table2 ResultsofL16(4
5)orthogonalexperiment
4<3
A B C D E &Û

(g·L-1)
1 1 1 1 1 1 1012
2 1 2 2 2 2 1028
3 1 3 3 3 3 1002
4 1 4 4 4 4 1016
5 2 1 2 3 4 1142
6 2 2 1 4 3 1187
7 2 3 4 1 2 1346
8 2 4 3 2 1 1298
9 3 1 3 4 2 1160
10 3 2 4 3 1 1500
11 3 3 1 2 4 1545
12 3 4 2 1 3 1526
13 4 1 4 2 3 1312
14 4 2 3 1 4 1437
15 4 3 2 4 1 1756
16 4 4 1 3 2 1575
_
3 L16(4
5)
5„ÄSefDX
Table3 AnalysisofL16(4
5)orthogonalexperiment
01;
A B C D E
K1 10145 11565 13297 13302 13915
K2 12433 12880 13630 12957 12773
K3 14327 14122 12242 13047 12567
K4 15200 13537 12935 12797 12850
R 5055 2557 1388 0505 1348
™2*LϦTBFTÕÖ8´jkÖ
iµ¶ÕÖ

jkÖiT&i%J»¼

½¾

Á¼



jkÖijF7TÕÖ8¼ÕÖ
p

&Û;(Tˆ…œÞF¡^

Ä

Q
ý‚TÕÖ88rXÆjkÖiT&iö#¾&
œTbú

zj!

DZäµ|´6&iì#

ÕÖ
7d
Èï7

FÕÖ8cRÖiT&Û£
1888g/L,
ÞFT&Û
(750g/L)
Ö×
Í
15173%。
C
1 
‚ƒ¢£%61234lÞÙ[ò
Fig.1 GrowthcurvesofScenedesmusabundans
underdiferentculturemedia
C
2 
0VQ¢£1234lÞÙ[ò¹7(v[ò
Fig.2 Curvesofgrowthandtotallipidfortwostep
cultivationofScenedesmusabundans
22 
0VQ¢£efDX
©-jkÖijFÕÖ8¼T&i%J

r
ŒjkÖiµ|&iì#Tpï

cXjFÕ
Ö8¼&i
5d
TjkÖi®|`¼ÕÖ8¼µ¶
!7üÕÖ

jkÖiT&i%J›„Û%J
»¼

½¾

Á¼



jkÖiT&Ûû!

DZä;iy,

£Y!

Çp±äÞÎ&i

i
{›ƒ„Ûj!

ÇÀ÷_ßTÞà7±ä^ˆ;
(

û!

DZä;(y,

£Y!

ÇpÞÎ;
43
&
 

 
(
 
)
 
*
 
+
  
!
11
"
 
(。
©-jkÖiT&i%J›„ÛTúF%
JrŒ!
10
ÇÕÖÈï

U!
10
ÇcXiƒp

¾÷i{¶Á̶”ú¢Í<ǔ

»ÂüÕÕ֑(ŽT&Û

ƒ„1Û

ƒ
„žÛƒ„žÙ˕FÕÖ8
(A)
áFÕÖ
8
(B)
Õ֑(ŽÝÞ

ÈôSµ
4。
Áµ



ÂüÕÕÖT&Û£
2357g/L,
O‘(

Ž&
Û
(750g/L)
T
314
á

ݴ‘(

T&Û
(1888g/L)
Ö×Í
8010%;
ÂüÕÕÖTƒ„1
Û£
3349%,
O‘(

Žƒ„1Û
(2087%)
T
161
á

‘(

Žƒ„1Û
(2476%)
T
135
á

Â
üÕÕÖÁ£Tƒ„žÛჄžÙ”o£
758
g/L
á
75844mg/(L·d),
ݴ‘(

á

zX
<’TÖ×

_
4 
¢£9:r1234lÞ»v

8(uv

8(²vb8(²ÆlsY
Table4 Efectsofcultureconditionsonbiomass,lipidcontent,titer,andproductivityof
lipidforScenedesmusabundans
Õ֑(
ρ(Öi)/
(g·L-1)
w(
ƒ„
)/

ρ(ƒ„)/
(g·L-1)
ƒ„žÙ

(mg·L-1·d-1)
•FÕÖ8
(A) 750 2087 141 20129
FÕÖ8
(B) 1888 2476 446 63667
ÂüÕÕÖ
2357 3349 758 75844
23 
0VQO;<¢£%¢£()“ltǹu
vl¼9
  
jFÕÖ8áÂüՑ(Ž

jkÖiT„
_xTø¢Ý´1ÛSµ
5。
Áµ



jk
ÖiT
17
Q„_x”Ýj
C14~C22


Ä ¡
¢”£
C16
á
C18
²„_x

FÕ֑(Ž
C18∶
1(n 9)
TÝ´1Û®×Y£
2309%;
óÂüÕÕ
֑(ŽÝ´1ÛøO
C18∶1(n 9)
®×

Y£Í
3082%,
OFÕ֑(ŽT
133
á

ÄjÂüÕ
‘(Ž
C18
²„_xÝ´1Û£
5678%,
OF
Õ֑(Ž
C18
²„_xÝ´1Û
(4983%)
T
114
á

jÂüÕÕÖ¼
C16
²„_xÝ´1Û£
3208%,
OÂüՑ(Ž
C16
²„_xÝ´1Û
(3078%)
T
104
á

~,&`¼ÕÖX˜Âj
kÖiT
C16
á
C18
²„_xeoO
C18∶1(n
9)
Tñ_

ûµ

¼‘þ

ÂüÕÕ֎„_x
¼ý^á„_x
(UFA)
TÝ´1Û
(7523%)
O
FÕ֑(Ž
(6916%)
T
109
á

ÄÂüÕÕÖ
‘(ŽLý^á„_x
(MUFAs)
TÝ´1ÛO
FÕ֑(ŽT
135
á

ÜOÂüÕÕ֑(Žè
ý^á„_x
(PUFAs)
á^á„_x
(SFAs)

´1ÛeX½ŽÅ

ûÑF”3¼þ
,`
¼ÕÖ
X˜ÂjkÖiT
MUFAs
Tñ_

ÜO†ÄÃjk
ÖiT
SFA
á
PUFAs
TÝ´1ێÅ

_
5 
¢£9:r()“ltÇb:ruvlsY
Table5 Efectsofcultureconditionsoncompositionsandrelativecontentsoffatyacids
„_x
FÕÖ8 ÂüÕÕÖ
Ý´1Û
/%
ÞÙ
/%
Ý´1Û
/%
ÞÙ
/%
C14∶0 057 061 019 020
C15∶0 051 055 0 000
C16∶0 1834 1968 1742 1816
C16∶1(n 9) 166 178 329 343
C16∶1(n 7) 071 076 038 040
C16∶2(n 7) 261 280 409 426
C16∶3(n 7) 746 801 69 719
C17∶0 079 085 015 016
53 
!

# ¦xÍq

ÂüÕÕÖ´jkÖi„_xáµ8xTQ$
µ
„_x
FÕÖ8 ÂüÕÕÖ
Ý´1Û
/%
ÞÙ
/%
Ý´1Û
/%
ÞÙ
/%
C18∶0 347 372 269 280
C18∶1(n 9) 2309 2478 3082 3212
C18∶2(n 9) 1088 1168 1445 1506
C18∶3(n 6) 244 262 153 159
C18∶3(n 9) 1342 1440 998 1040
C20∶0 034 036 026 027
C20∶1(n 11) 053 057 054 056
C20∶5(n 5) 33 354 156 163
C22∶6(n 4) 306 328 169 176
∑UFAs 6916 7422 7523 7841
∑MUFAs 2599 2789 3503 3651
∑PUFAs 4317 4633 4020 4190
∑SFAs 2402 2578 2071 2159
∑FAs 9318 10000 9594 10000
24 
0VQO;<¢£%¢£,%“ltÇDX
´`¼‘(ŽT„_xá×ا1ÛBCß
è

Ü<šX´`¼‘(ŽjkÖiµ8x¢”
µ¶”3TBC

ýþBCÍý‚Õ֑(ŽT
µ8x1Û

³7‹ŒÍFÕ֑(ŽáÂü
ÕÕ֑(Žµ8x¢”

~j£·&Õ/ý‚
‘(ŽjkÖiT´DúFÖ+,-

Èô»µ

½¾

Áµ



2FÕÖ8ÕÖ7

jkÖ
iT
17
Qµ8x›1Û£
1733%,
º¼¯Ñµ
8x 1 Û £
667%,
 › µ 8 x T Þ Ù £
3851%;
2ÂüÕÕÖ7

jkÖiT
17
Qµ8
x›1Û£
1397%,
º¼¯Ñµ8x1Û£
552%,
›µ8xTÞÙ£
3761%。
2Þß
þ

ÂüÕÕÖ7jkÖiTµ8x›Ûá¯Ñ
µ8x1ÛeÝ´ÂFÕÖ8ÕÖTjkÖi
X½ŽÅ

ѵ`¼ÕÖõÄõ8xeoO
¯Ñµ8xT›ÛÅ)

ûµ

‘¿À


üÕÕÖT‘(ŽÐµxá×µxT1ÛX½;
(

ÜO
,2
QÕ֑(Ž
10
Qµ8x1ÛTû
áO8rX¾&úF

_
6 
¢£9:r,%“uvlsY
Table6 Efectsofcultureconditionsoncontentsofaminoacids
µ8x
FÕÖ8 ÂüÕÕÖ

/%
ÞÙ
/%
û 1Û
/%
ÞÙ
/%
û
Çâµx
(Asp) 186 1073 2 145 1040 2
´µx
(Glu) 226 1304 1 181 1294 1
еx
(Ser) 047 271 13 066 469 11
øµx
(His) 040 229 15 033 236 14
oµx
(Gly) 139 802 5 113 812 5
©µx
(Thr) 099 569 10 075 539 10
æµx
(Arg) 104 601 9 081 578 9
!µx
(Ala) 167 966 3 135 963 3
ãµx
(Tyr) 043 250 14 032 232 15
63
&
 

 
(
 
)
 
*
 
+
  
!
11
"
 
µ
µ8x
FÕÖ8 ÂüÕÕÖ

/%
ÞÙ
/%
û 1Û
/%
ÞÙ
/%
û
väµx
(Cys) 008 043 17 003 021 17
åµx
(Val) 114 658 7 086 618 7
×µx
(Met) 012 067 16 022 160 16
!µx
(Phe) 086 499 11 061 439 12
Uæµx
(Ile) 078 448 12 060 430 13
æµx
(Leu) 149 860 4 116 828 4
çµx
(Lys) 130 751 6 101 723 6
èµx
(Pro) 106 610 8 086 618 8
¯Ñµ8x
667 3851 522 3761
›µ8x
1733 10000 1397 10000
         
õ
:
£¯Ñµ8x

3 
e
 
h
´Q$jkÖi&Ûñ_T ¡Ï¦µ¶
TBF

U’“À
35g/L、
×ØÙ
35g/L、
KH2PO4120mg/L、-¶¦1mL/L、MgSO4150mg/L
p

jkÖiT&ÛY£
1888g/L。
8i
&Ûñ_Ⴤñ_ý‚üTef

ҙ³µ¶
&Ûñ_ÕÖ"µ¶`¼éêÕÖTÂüÕk
IÖ×jkÖiT&ÛჄ1Û

2Âü
ÕÕÖ7jkÖiT&ÛY
2357g/L,
ƒ„1
ÛY
3349%,
ƒ„žÛჄžÙ”oY£
758g/L
á
75844mg/(L·d)。
£ÍëÓÕ´Âü
ÕÕÖ¼`¼ÕÖ´jkÖiTQ$
,´
FÕÖ
‘(ŽáÂüÕÕ֑(ŽT„_xáµ8xT
ø¢1Ûµ¶ÍBC”3

Èôµ

ÂüÕÕ
Ö¼¼`!ÕÖX˜ÂjkÖiT
MUFAs
eoO
C18∶1(n 9)
Tñ_

ÜO†ÄÃjkÖiT
SFAs
á
PUFAs
TÝ´1ێÅ

ÂüÕÕÖ¼¼`!Õ
ÖõÄõ8xeoO¯Ñµ8xT›ÛÅ)

Ü
еxá×µxT1ۆX½;(

GH

[1] NedbalL,TrtilekM,CervenyJ,etal,Aphotobioreactorsystemfor
precisioncultivationofphotoautotrophicmicroorganismsandfor
highcontentanalysisofsuspensiondynamics[J].Biotechnol
Bioeng,2008,100(5):902910.
[2] JiangD,ZhuangDF,LiuL,etal.Assessmentofbioenergy
potentialonmarginallandinChina[J].RenewSustainEnergy
Rev,2011,15(2):10501056.
[3] LvJM,ChengLH,XuXH,etal.Enhancedlipidproductionof
Chlorelavulgarisbyadjustmentofcultivationconditions[J].
BioresourTechnol,2011,101(17):67976804.
[4] 
Nµì

íÀH

7’T

q

i&ԃÿ!TBC÷í
j9
[J].
¼:&)+ÆY
,2010,30(20):134144.
[5] AzmaM,MohamedSM,MohamadR,etal.Improvementof
medium composition forheterotrophic cultivation ofgreen
microalgae, Tetraselmis suecica, using response surface
methodology[J].BiochemEngJ,2011,53:187195.
[6] 
ÇB

~TY

šªg

q

iõ;ÿ!±¾ážlFT
¾j¿oËkI
[J].
&)+àu
,2010,26(7):907913.
[7] 


Ÿ6

oïÇ

q

iƒ„1Ûáø”ºQ$ϒ
TBC
[J].
-ø/à
,2009,33(12):122128.
[8] 
¼Yð

~gk

ñùµ-`?iiƒ„ñ_T™d*+
[J].
-ø/à
,2008,32(11):5659.
[9] 
ÇÓR

J

°aϒ´UÖ?ii„_xø”1Ûá„
_›xžÛTQ$
[J].
"&õ;
,2009,27(3):6569.
[10] 
šUg

š<ò

¼Çó

q

iõ;žlF\óÿ!TB
Cµj
[J].
QlWÝàu
,2010,41(

):160166.
[11] 
õö

÷¢ø

ý‚Õ֑(´i›„1Ûá„_xø¢
TQ$
[J].
-ø`žBC
,2004,25(6):7985.
[12] RichmondA.Handbookofmicroalgalculture:biotechnologyand
appliedphycology[M].Oxford:Blackwel,2007.
[13] 
€ù

úáá

ûE

q

ûi¼Ötj„TDÕÞß
[J].
¼:ƒ„
,2010,35(5):7779.
[14] 
šüý

~þ-

€ÿ

q

˜™„_xÓ¢Îa>?á”x
Ùt#=çê­×žƒ„¿ËÛ
[J].
&à#u
,2008,
35(4):545549.
[15] MetchalfeLD,SchmitzAA.Therapidpreparationoffatyacid
eatersforgaschromatographicanalysis[J].AnalChem,1961,33
(3):363372.
73 
!

# ¦xÍq

ÂüÕÕÖ´jkÖi„_xáµ8xTQ$