微绿球藻藻油提取工艺及富油培养条件的优化

论文摘要

以微绿球藻（Nannochloropsis sp.）为实验材料，采用新式的平板光生物反应器对微绿球藻进行培养，并对藻油提取方法及富集油脂的培养条件进行了优化研究，分别比较了不同提取剂、细胞破壁方法、提取时间、提取温度对藻油提取率的影响以及不同光照强度、温度、盐度、光径、氮浓度等培养条件下的最高细胞密度、生长速率及生物产量的差异；采收不同培养条件下稳定期的培养液，测定藻细胞内多糖、蛋白质、色素及粗脂的含量；并设计正交实验，对富集藻油的培养条件进行了优化。研究结果表明，不同提取剂、破壁方法、提取时间、提取温度对藻油提取率均有不同程度的影响。其中提取剂的影响最大，其次是提取温度、提取时间、破壁方法。本实验所得的微绿球藻藻油提取的最佳条件为：工业酒精作为提取剂、反复冻融法破碎细胞壁、提取时间2h、提取温度65℃，在此条件下，微绿球藻的藻油提取率为34.62%。本实验的方法可用于高密度微藻的粗脂提取，为海藻油的工业化大量生产提供理论参考。不同的培养条件对微绿球藻的生长有不同程度的影响。光照强度对微绿球藻生长的的影响极显著（p<0.01），在试验所设置的光强范围内，比生长速率、最高细胞密度和生物产量均随光照强度的增强先增大后减小，在20000lx时达到最高后又下降，说明20000lx左右的强光可以明显促进微绿球藻的生长，培养时在一定范围内提供强光可增大细胞密度，提高产量。温度对微绿球藻的生长也有显著影响（p<0.05），其在实验所设置的温度范围内均能正常生长，比生长速率、最高细胞密度和生物产量均在30℃时达到最高，随后随着温度的升高而下降。温度过高过低都不利于藻细胞的生长，最适温度为28-32℃。盐度对微绿球藻的生长有显著影响（p<0.05），微绿球藻在10‰-30‰的盐度范围内均能正常生长，比生长速率、最高细胞密度和生物产量均随盐度的增大而增大，在盐度达到40‰后，细胞生长缓慢，细胞密度低，各指标均急剧下降。氮浓度对微绿球藻生长的影响极显著（p<0.01），比生长速率随氮浓度的增大而增大，在2.35mmol/L时达到最高，最高细胞密度和生物产量随氮浓度的增大而增大，在1.18mmol/L时达到最高值，从产量的角度看，最适的氮浓度为1.18mmol/L。光生物反应器的光径对微绿球藻生长的影响极显著（p<0.01），比生长速率、最高细胞密度和单位体积产量均随光径的增大而减小，单位面积产量随光径的增大而增大。在实验所设置的光径范围内，最适光径为5cm。在不同的培养条件下，微绿球藻细胞内的有机物质含量不同。在不同光照强度条件下，随着光照强度的增强，粗脂含量与多糖先升高后下降，在2000lx时达到最高，可溶性蛋白和类胡萝卜素的含量先升高后下降，在5000lx时达到最高，叶绿素含量随光照强度的增大而下降；不同温度条件下，随着温度的升高，粗脂和叶绿素含量呈下降趋势，类胡萝卜素呈上升趋势，可溶性蛋白先升高后下降，28℃时达到最高，多糖含量先下降后上升，20℃和32℃时含量最高；在不同盐度条件下，随着盐度的增大，粗脂、叶绿素和类胡萝卜素的含量呈上升趋势，可溶性蛋白含量先上升后下降，在30‰时达到最高，多糖含量先升高后下降，在20‰时达到最高，但10‰和20‰组差异不显著；不同氮浓度条件下，随着氮浓度的升高，粗脂含量和可溶性蛋白呈下降趋势，多糖和叶绿素含量与之相反，呈上升趋势，类胡萝卜素含量先升高后下降，在2.35mmol/L时达到最高值；在不同的光径条件下，粗脂、可溶性蛋白和多糖的含量随光径的增大而降低，叶绿素和类胡萝卜素含量随光径增大而增大，类胡萝卜素含量增大趋势比叶绿素更明显。在各因素中，光照强度对粗脂含量的影响最大，其次是温度、氮浓度和光径。实验结果表明，选用光径5cm的光生物反应器，在光照强度5000lx，温度24℃的条件下缺氮培养，在此条件下培养微绿球藻，所得的粗脂含量为46.72%，为实验所得的最高值。本实验的结果可以为微绿球藻富油培养的实际应用提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的
• 1.3 本章小结
• 第二章 文献综述
• 2.1 微绿球藻的生物学特性
• 2.1.1 微绿球藻的形态特征及繁殖方式
• 2.1.2 微绿球藻生长的生态条件
• 2.1.3 营养因子对微绿球藻生长的影响
• 2.2 微绿球藻的营养价值研究现状
• 2.3 微绿球藻的应用价值研究现状
• 2.4 展望
• 第三章 微绿球藻藻油提取工艺的优化
• 3.1 材料与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 藻油提取单因素实验
• 3.2.2 藻油提取正交实验
• 第四章 不同培养条件对微绿球藻细胞生长的影响
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 微绿球藻细胞培养
• 4.2.2 微绿球藻细胞生物量测定
• 4.2.3 微绿球藻细胞干重标准曲线的绘制
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 微绿球藻细胞干重与 OD660 关系曲线
• 4.3.2 光照强度对微绿球藻生长的影响
• 4.3.3 温度对微绿球藻生长的影响
• 4.3.4 盐度对微绿球藻生长的影响
• 4.3.5 氮浓度对微绿球藻生长的影响
• 4.3.6 光生物反应器的光径对微绿球藻生长的影响
• 第五章 不同培养条件对微绿球藻营养成分的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 微绿球藻细胞中可溶性蛋白含量的测定
• 5.1.3 微绿球藻细胞中多糖含量的测定
• 5.1.4 微绿球藻细胞中藻油含量的测定
• 5.1.5 微绿球藻细胞中色素含量的测定
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同培养条件对微绿球藻细胞中藻油含量的影响
• 5.2.2 不同培养条件对微绿球藻细胞中可溶性蛋白、多糖含量的影响
• 5.2.3 不同培养条件对微绿球藻细胞中色素含量的影响
• 第六章 微绿球藻富集油脂的培养条件优化
• 6.1 实验材料
• 6.2 实验方法
• 6.3 结果与分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果