富油微藻的筛选及藻油制备生物柴油的研究

论文摘要

随着石油资源的日益枯竭和生态环境的日益恶化，世界各国都在积极探寻环境友好的石油燃料替代品。生物柴油即脂肪酸甲酯，是一种清洁的环境友好型可再生能源，通过微藻生产生物柴油在技术上是可行的，并且它是实现生物燃料完全替代石化燃料的最佳途径之一。本文主要针对内蒙古中西部地区气候和环境特点，对天然湖泊中的优势藻种进行了大量的筛选工作，对其中一株含油量较高的舟形藻进行了生长和油脂积累条件的优化，通过大规模培养，收获藻细胞，烘干得到藻粉，采用溶剂浸提法提取藻油及其制备生物柴油的研究，主要研究结果如下：1、成功的筛选到了一株含油量较高的舟形藻藻株，并对其进行了藻种保藏方法的比较，保种时间可达9个月，且活化复苏生长速度较快。采用改进后的B&D法提取藻粉中的油脂得率最高。2、以水生硅藻培养基为基础，优化出舟形藻生长的适宜培养条件为：温度20℃，光照强度3000lx，初始pH值为8；通过L16（45）正交实验优化结果得出5种营养盐的最适浓度为：尿素50mg/L、K2HPO4·3H2O40mg/L、Na2SiO3·9H2O200mg/L、NaHCO310mg/L、MgSO4·7H2O70mg/L。维生素B1对该藻的增殖有显著的促进作用，最适增殖浓度为200μg/L；维生素B12和维生素H的增殖作用不明显，三种维生素之间不存在影响增殖的交互作用。舟形藻在优化后培养基中培养第11d进入稳定期，最大吸光值（A680）可达1.269，生物量累积达7.66g/L。3、营养盐胁迫对舟形藻油脂积累的实验结果表明：在氮缺乏下对舟形藻的油脂积累具有显著作用，最适油脂积累的尿素浓度为30mg/L，舟形藻的最终油脂含量可由30.60%提高到39.29%。4、采用碱催化转酯化法将舟形藻藻油制备成生物柴油，气相色谱分析表明，其主要成分为C16和C18脂肪酸。测定该生物柴油的主要性能指标：密度、运动黏度、闪点、酸值及碘值均符合美国标准ASTM6751-03和中国标准GB/T20828-2007的指标要求，是理想的柴油替代品。利用舟形藻藻油生产生物柴油具有缓解温室效应，不与人争粮、不与粮争地的独特优势，为其后生物柴油的非粮原料转化和规模化生产奠定基础，具有广阔的开发利用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 微藻概述
• 1.1.1 产油微藻种类
• 1.1.2 微藻特点
• 1.2 微藻生长及油脂含量的影响因素研究
• 1.2.1 培养基组分
• 1.2.2 温度
• 1.2.3 光照强度
• 1.2.4 pH 值
• 1.2.5 培养方式
• 1.3 微藻油脂的形成机制
• 1.3.1 乙酰-辅酶 A 形成
• 1.3.2 脂肪酸合成
• 1.3.3 微藻的分子生物学与基因工程研究
• 1.4 微藻油脂研究应用的历史和现状
• 1.4.1 微藻油脂制备生物燃料的研究
• 1.4.2 微藻油脂制备营养保健品的研究
• 1.4.3 植物油的替代品
• 1.5 微藻生物柴油的制备工艺
• 1.6 本课题研究的目的和主要内容
• 1.6.1 研究的目的意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 2 富油微藻筛选及藻油提取方法的比较
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 药品与试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 藻种的筛选
• 2.2.2 藻种的保藏方法比较
• 2.2.3 微藻油脂提取方法的比较
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 筛选结果
• 2.3.2 藻种保藏结果
• 2.3.3 藻油提取方法比较结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 富油舟形藻生长条件的优化
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 药品与试剂
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 藻生物量的测定
• 3.2.2 舟形藻初始培养条件的优化
• 3.2.3 培养基中营养盐的优化
• 3.2.4 添加维生素的优化实验
• 3.2.5 植物激素的添加实验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 舟形藻吸光值与干重的关系
• 3.3.2 培养条件对舟形藻生长的影响
• 3.3.3 营养盐对舟形藻生长的影响
• 3.3.4 维生素对舟形藻生长的影响
• 3.3.5 植物激素对舟形藻生长的影响
• 3.3.6 优化后生长情况的测定
• 3.4 本章小结
• 4 营养盐胁迫对富油舟形藻油脂积累的影响
• 4.1 实验材料与仪器
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 药品与试剂
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 舟形藻总脂含量的测定
• 4.2.2 营养盐胁迫实验
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 Fe3+对舟形藻生长和脂积累的影响
• 4.3.2 Cd2+对舟形藻生长和脂积累的影响
• 4.3.3 在氮缺乏下舟形藻生物量和油脂含量的变化
• 4.3.4 在磷限制下舟形藻生物量和油脂含量的变化
• 4.3.5 在硅不足下舟形藻生物量和油脂含量的变化
• 4.3.6 柠檬酸对舟形藻生长及脂肪酸含量的影响
• 4.4 本章小结
• 5 舟形藻油脂制备生物柴油
• 5.1 实验材料与仪器
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 药品与试剂
• 5.1.3 实验仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 生物柴油的制备
• 5.2.2 气相色谱法检测生物柴油
• 5.2.3 生物柴油性能的测定
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 藻油生物柴油制备及检测
• 5.3.2 生物柴油性能测试结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A BG11 培养基配方
• 附录B 水生硅藻培养基配方
• 在学研究成果
• 致谢