三角褐指藻富油培养条件的优化及活性物质分析

三角褐指藻富油培养条件的优化及活性物质 三角褐指藻富油培养条件的优化及活性物质分析 三角褐指藻富油培养条件的优化及活性物质分析 本文选择三角褐指藻为实验材料，采用一种新式的平板光生物反应器对三角褐指藻进行培养。采用单因素实验方法比较了不同光径、盐度、氮素浓度、温度等培养条件下的藻细胞生长动力学曲线、生长速率及生物量的差异。采收不同培养条件下稳定期的三角褐指藻细胞，测定藻细胞内油脂、蛋白质、多糖的含量;结合藻细胞生物量及油脂含量计算油脂产量;并设计正交实验，对富集藻油的培养条件进行优化。反应器光径与细胞密度、比生长速率、生物量、单位体积产量呈负相关，与单位面积产量呈正相关。窄光径培养的三角褐指藻更有利于油脂的积累，5cm光径培养的藻细胞生物量和油脂含量均显著高于其他各组，分别达到 1.82g/L和3 1.54%，因而其单位体积油脂产量极显著的高于其他各实验组(p，0.01)。盐度过高或过低对三角褐指藻生物量及脂肪积累均有极显著影响(p，0.01)。三角褐指藻在17‰-70‰的盐度范围内均可以生长，低盐胁迫与高盐胁迫下，比生长速率、生物量均降低。在低盐度17‰和高盐度70‰的海水中培养的藻细胞，其最高细胞密度比正常海水盐度35‰培养组分别降低了9.6%和2 2.6%。盐度35‰下，生物量及油脂含量最高，且油脂产量极显著(p，0.01)地高于其他各组，单位体积产量为4 7.67mg?L~(-1)?d~(-1)，单位面积产量为 2.38g?m~(-2)?d~(-1)。以硝酸钠为氮源，氮素浓度对三角褐指藻生长的影响显著(p，0.05)。在一定浓度范围内，比生长速率和生物量均随着氮素浓度的升高而增大，氮素浓度高达 4.72mmol/L时，指标有所下降。低氮浓度可促进脂肪的积累，其油脂含量比高氮浓度下提高了39.79%。氮素浓度对生物量和油脂含量的影响趋势不同，综合考虑生物量和油脂含量的大小，得出在 2.36mmol/L时油脂产量最高，单位体积产量为2 7.26mg?L~(-1)?d~(-1)，单位面积产量为 1.36g?m~(-2)?d~(-1)。在实验所设置的温度范围内，三角褐指 藻在10?~22?能正常生长，在27?时细胞停止生长并最终大量死亡。藻细胞的比生长速率、生物量均在16?时达到最高，随着温度的继续上升而降低。低温能促进三角褐指藻脂肪积累，10?时藻细胞油脂含量比22?时提高了2 7.37%。由于低温不利于藻细胞的生长，因而10?比16?的油脂产量降低了2 8.52%。探究不同培养条件下生物量与脂肪积累趋势的同时，本实验分析测定了各培养条件下藻细胞内蛋白质和多糖的含量，以期在全面了解培养条件对三角褐指藻细胞内代谢影响规律的基础上，归纳出最有利于藻细胞油脂产量的培养条件。通过L9(34)的正交实验，确定出使三角褐指藻油脂产量最高的培养条件为盐度35‰、温度16?、氮素浓度0.59mmol/L、光径5cm，此条件下的油脂单位体积产量为50.13mg?L~(-1)?d~(-1)，单位面积产量为 2.51g?m~(-2)?d~(-1)。 摘要5-7Abstract7-131 前言13-28 1.1 研究意义13-17 1. 1.1 生物柴油14-15 1. 1.2 微藻原料的优势15-16 1. 1.3 微藻生物质能源的研究现状和趋势16-17 1.2 微藻生物学17-20 1. 2.1 藻种分离与筛选17-18 1. 2.2 微藻生理与生物化学18-19 1. 2.3 微藻的培养19-20 1.3 培养条件对微藻生长及油脂积累的影响20-25 1. 3.1 光20-22 1. 3.2 温度22 1. 3.3 盐度22-23 1. 3.4 酸碱度23 1. 3.5 碳源23-24 1. 3.6 矿质营养24-25 1.4 藻类细胞内其他生物活性物质25-27 1. 4.1 碳水化合物(糖类)25-26 1. 4.2 蛋白质26 1. 4.3 不饱和脂肪酸26 1. 4.4 色素26-27 1.5 研究目的和内容27-282 光径对三角褐指藻生长及油脂积累的 影响28-37 2.1 实验材料28-29 2. 1.1 藻种28 2. 1.2 实验仪器与试剂28 2. 1.3 培养基28 2. 1.4 反应器28 2. 1.5 数据处理28-29 2.2 实验方法29-30 2. 2.1 藻细胞接种29 2. 2.2 藻细胞培养29 2. 2.3 生长测定29 2. 2.4 干重和OD660关系曲线的绘制29 2. 2.5 藻细胞脂肪的提取及含量测定29-30 2. 2.6 藻细胞油脂含量的计算30 2. 2.7 藻细胞油脂产量的计算30 2.3 结果与讨论30-36 2. 3.1 三角褐指藻细胞干重与OD660关系曲线30-31 2. 3.2 反应器光径对三角褐指藻生长的影响31-34 2. 3.3 反应器光径对藻细胞脂肪积累的影响34-36 2.4 小结36-373 盐度对三角褐指藻生长及油脂积累的影响37-46 3.1 实验材料37 3. 1.1 藻种37 3. 1.2 实验仪器与试剂37 3. 1.3 培养基37 3. 1.4 数据处理37 3.2 实验方法37-38 3. 2.1 藻细胞接种37 3. 2.2 藻细胞培养37 3. 2.3 生长测定37 3. 2.4 藻细胞脂肪的提取及含量测定37-38 3. 2.5 藻细胞油脂含量和产量的计算38 3.3 结果与讨论38-44 3. 3.1 盐度对三角褐指藻生长的影响38-41 3. 3.2 盐度对三角褐指藻脂肪积累的影响41-44 3.4 小结44-464 氮素浓度对三角褐指藻生长及油脂积累的影响 46-52 4.1 实验材料46 4. 1.1 藻种46 4. 1.2 实验仪器与试剂46 4. 1.3 培养基46 4. 1.4 数据处理46 4.2 实验方法46 4. 2.1 藻细胞接种46 4. 2.2 藻细胞培养46 4. 2.3 生长测定46 4. 2.4 藻细胞脂肪的提取及含量测定46 4. 2.5 藻细胞油脂含量和产量的计算46 4.3 结果与讨论46-51 4. 3.1 氮素浓度对三角褐指藻生长的影响46-49 4. 3.2 氮素浓度对三角褐指藻脂肪积累的影响49-51 4.4 小结51-525 温度对三角褐指藻生长及油脂积累的影响52-57 5.1 实验材料52 5.2 实验方法52 5.3 结果与讨论52-56 5. 3.1 温度对三角褐指藻生长的影响52-54 5. 3.2 温度对三角褐指藻脂肪积累的影响54-56 5.4 小结56-576 不同培养条件对三角褐指藻细胞主要组分的影响 57-67 6.1 实验材料57 6. 1.1 藻种57 6. 1.2 实验仪器57 6. 1.3 实验药品及试剂57 6. 1.4 数据处理57 6.2 实验方法57-60 6. 2.1 藻细胞中蛋白质的提取及含量测定57-59 6. 2.2 藻细胞中多糖的提取及含量测定59-60 6.3 结果与讨论60-67 6. 3.1 反应器光径对三角褐指藻细胞主要组分的影响60-61 6. 3.2 盐度对三角褐指藻细胞主要组分的影响61-63 6. 3.3 氮素浓度对三角褐指藻细胞主要组分的影响63-64 6. 3.4 温度对三角褐指藻细胞主要组分的影响64-677 三角褐指藻生 产油脂的培养条件优化67-70 7.1 实验材料67 7. 1.1 藻种67 7. 1.2 实验仪器与试剂67 7. 1.3 培养基67 7.2 实验方法67-68 7. 2.1 四因素三水平正交实验67 7. 2.2 藻细胞接种及培养67 7. 2.3 生长测定67 7. 2.4 藻细胞主要组分的提取及测定67 7. 2.5 数据分析67-68 7.3 结果与讨论68-69 7.4 小结69-708 结论70-72 参考文献 72-81攻读硕士学位期间取得的科研成果81-82致谢82-83附录 83