【摘要】：本研究采用常壓室溫等離子(ARTP)體誘變技術(shù)對(duì)異養(yǎng)小球藻進(jìn)行誘變育種,以期獲得產(chǎn)油量較高的優(yōu)良藻株。采用異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液上清液作為配料用水對(duì)其含有的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)利用,可有效降低異養(yǎng)小球藻生產(chǎn)生物柴油的成本。本實(shí)驗(yàn)從對(duì)異養(yǎng)小球藻的藻種選育、發(fā)酵液上清液的循環(huán)利用、發(fā)酵工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究:(1)通過ARTP誘變技術(shù)篩選出遺傳穩(wěn)定性好油脂含量較高的藻株;(2)確定了異養(yǎng)小球藻的最佳采收時(shí)間;(3)發(fā)酵液上清液回用比例的研究;(4)優(yōu)化培養(yǎng)基中酵母粉、K_2HPO_4、MgSO_4、微量元素等營養(yǎng)鹽的組成;(5)對(duì)發(fā)酵工藝參數(shù)pH、溫度、裝料量、光照強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化;(6)通過50 L發(fā)酵罐放大試驗(yàn)對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。1.采用ARTP等離子誘變方法對(duì)異養(yǎng)小球藻進(jìn)行誘變,以照射時(shí)間作為自變量,以致死率90%為閾值確定最適的誘變時(shí)間為50 s。在平板培養(yǎng)基中以菌落的顏色為初步篩選指標(biāo),最終在搖瓶發(fā)酵末期對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)的油脂進(jìn)行提取并對(duì)其質(zhì)量體積濃度進(jìn)行測(cè)定,以候選藻株為出發(fā)藻株進(jìn)行誘變篩選。結(jié)果表明,ARTP誘變條件下異養(yǎng)小球藻誘變株的正突變率為0.8%,得到的突變株的油脂含量比原始菌株高5.4%。并確定了異養(yǎng)小球藻搖床發(fā)酵的最佳采集時(shí)期為穩(wěn)定期第108 h,單位菌體質(zhì)量可達(dá)到最大值11.2 g/L。2.以篩選出的目標(biāo)藻株為藻種來源,采用發(fā)酵液上清液作為配料用水,通過回用比例的試驗(yàn)、單因素試驗(yàn)與L_9(3~4)正交試驗(yàn)進(jìn)行發(fā)酵配方的優(yōu)化;采用單因素試驗(yàn)進(jìn)行發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化,進(jìn)而考察了利用上清液培養(yǎng)異養(yǎng)小球藻的可行性。結(jié)果表明,發(fā)酵液上清液回用比例占總發(fā)酵液的30%時(shí)處理效果最佳,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化和發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化,結(jié)果如下:酵母粉2 g/L、K_2HPO_4 0.3 g/L、MgSO_4 0.2 g/L、微量元素母液0.5 mL、pH值7、發(fā)酵溫度30℃、裝料量50%、光照強(qiáng)度7000 lx。3.在以篩選出的目標(biāo)藻株為藻種來源,發(fā)酵液上清液回用比例為30%,酵母粉2g/L、K_2HPO_4 0.3 g/L、MgSO_4 0.2 g/L、微量元素母液0.5 mL、pH值7、發(fā)酵溫度30℃、裝料量50%、光照強(qiáng)度7000 lx的基礎(chǔ)上,進(jìn)行50 L發(fā)酵罐放大試驗(yàn),發(fā)酵240 h下罐時(shí)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞內(nèi)積累的油脂含量較對(duì)照組高約5.4%,上清液一次回用的質(zhì)量體積濃度較對(duì)照組高約71%,二次、三次循環(huán)回用積累的質(zhì)量體積濃度依次降低,但仍比對(duì)照組高,通過核算可知,通過上清液的循環(huán)使用,可以節(jié)約30%的用水量、40%的營養(yǎng)物質(zhì)用量并且減少了環(huán)境污染。
【圖文】：

100 100 -TP 誘變后高產(chǎn)油異養(yǎng)小球藻藻種的篩選異養(yǎng)小球藻最佳采樣時(shí)期的確定小球藻出發(fā)藻株生長周期內(nèi)油脂含量的積累情況如圖 3-1 所示，最基中時(shí)，異養(yǎng)小球藻的油脂積累速率較低，此時(shí)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞處h），細(xì)胞需要調(diào)節(jié)自身內(nèi)部條件以適應(yīng)外界環(huán)境，進(jìn)而激活異養(yǎng)小合成途徑；當(dāng)?shù)竭_(dá)對(duì)數(shù)期（24~84 h）時(shí)，，異養(yǎng)小球藻的生長、代過程均在進(jìn)行，此時(shí)，大量營養(yǎng)物質(zhì)需要被細(xì)胞吸收，因此此過程最佳時(shí)期；當(dāng)細(xì)胞生長進(jìn)入穩(wěn)定期（84~108 h）時(shí)，異養(yǎng)小球藻細(xì)細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)較為富足，因此這一時(shí)期異養(yǎng)小球藻細(xì)胞內(nèi)油脂含大值。因而采收異養(yǎng)小球藻提取胞內(nèi)油脂的最佳時(shí)期為異養(yǎng)小球藻h 時(shí)。

高產(chǎn)油異養(yǎng)小球藻的 ARTP 誘變育種及其發(fā)酵液上清液回用的試驗(yàn)研究RTP 誘變后異養(yǎng)小球藻藻株油脂含量的動(dòng)態(tài)變化小球藻經(jīng)過 ARTP 誘變后，在固體斜面培養(yǎng)基中挑選單藻落至 1 L 三角瓶培養(yǎng)，當(dāng)異養(yǎng)小球藻生長到穩(wěn)定期后，測(cè)定其質(zhì)量體積濃度和油脂含量。RTP 誘變后測(cè)得的油脂提取率，進(jìn)而對(duì)高油脂異養(yǎng)小球藻藻種進(jìn)行篩選。圖 3-2 可知：ARTP-N1 為出發(fā)藻株，在分離篩選出的 12 株 ARTP 誘變后其中有 5 株藻株的油脂含量較原始的藻株高，分別記做 ARTP-N3、ARTP-N8、ARTP-N9、ARTP-N11，5 株藻株的正突變率均達(dá)到了 42%，在 5 株發(fā)異養(yǎng)小球藻藻株中篩選出 3 株油脂含量最高的藻株，分別記做 ARTP-N6、ARTP-N8，油脂含量分別比原始藻株提高了 4.3%、3.6%、5.4%，選取進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定其生長曲線并與出發(fā)藻株相比較。
【學(xué)位授予單位】：南陽師范學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE667;TQ920.6

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3 王s

本文編號(hào)：2694394