一株小球藻的育種及內(nèi)置光源型生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)
發(fā)布時間：2021-11-24 12:00
微藻分為原核藻類和真核藻類,不僅可作為生物能源緩解化石能源緊缺、減少化石能源使用對生態(tài)系統(tǒng)的破壞,還可凈化各類工業(yè)廢氣、廢水、生活污水,減少有機(jī)廢物的排放對環(huán)境的污染,是理想的生物能源,具有較高的研究價值�，F(xiàn)有的微藻生物反應(yīng)器成本過高,嚴(yán)重阻礙的微藻相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,降低生物反應(yīng)器生產(chǎn)成本,提高反應(yīng)器的生產(chǎn)效率,對于促進(jìn)微藻的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)有重要意義。本研究以保存于實驗室的一株藻種CS-510為出發(fā)點對其進(jìn)行紫外誘變以提高其生物量和油脂含量,得到的正向突變藻種K9對其進(jìn)行培養(yǎng)條件優(yōu)化以獲得更高的生物量和油脂產(chǎn)量,使用自制的8 L PBR對藻種K9進(jìn)行預(yù)實驗培養(yǎng),確定了后期PBR的實驗材料,自制60 L PBR用來培養(yǎng)藻種,為微藻的擴(kuò)大化培養(yǎng)提供借鑒。本論文采用河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院實驗室保存的一株微藻,藻種編號為CS-510對其進(jìn)行活化、分離純化培養(yǎng),經(jīng)細(xì)胞形態(tài)觀察和分子生物學(xué)18S rDNA鑒定為小球藻（Chlorella）。對藻株CS-510進(jìn)行紫外誘變,經(jīng)38 W的紫外燈下,誘變距離20 cm,得到藻株K9生物量...
【文章來源】：河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
平板式光生物反應(yīng)器
河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-2管式光生物反應(yīng)器張芬芳[24]等人自制50L內(nèi)置光源氣升式反應(yīng)器，將1W燈帶通過三腳架固定在反應(yīng)器內(nèi)部，通過手動定時控制光照時間等，另內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒將液體區(qū)分為上升區(qū)和下降區(qū)，底部設(shè)有氣體分布器流加氣體，通過單因素控制法探究了燈帶的光暗周期、內(nèi)置光源波長（不同顏色的燈帶控制波長）、光源強度以及二氧化碳的流量對藻細(xì)胞在反應(yīng)器中生長的影響，最終得到反應(yīng)器內(nèi)最佳培養(yǎng)光源為紅藍(lán)光，光照強度9615lux，光暗比17.5h∶6.5h，二氧化碳通氣量為30L/h，經(jīng)15d培養(yǎng)得到藻細(xì)胞密度5.48×107個/ml。發(fā)酵罐式光反應(yīng)器是在傳統(tǒng)微生物發(fā)酵罐的基礎(chǔ)上增加光照用于微藻培養(yǎng)[25,26]。小型反應(yīng)器可用透光物質(zhì)如玻璃等為材料，采用外部光源�；旌戏绞接袡C(jī)械攪拌式、氣升式和鼓泡式等。其特點是在有限的占地面積內(nèi)有較高的培養(yǎng)體積,對于利用現(xiàn)有發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行微藻培養(yǎng)具有重要意義[27]。對于發(fā)酵罐式光反應(yīng)器，一般光照面積與體積比較小，如何增大光照面積與體積比，而不影響其他性能，是需要解決的主要問題[28]。1.5微藻的育種技術(shù)微藻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸是產(chǎn)能過低，主要體現(xiàn)在生長速率低、培養(yǎng)成本高、藻細(xì)胞濃度低、代謝產(chǎn)物低等，可以通過嘗試育種的方式解決微藻培養(yǎng)產(chǎn)能過低的問題，常見的育種方式有選擇育種、誘變育種、基因工程育種等，其中誘變育種包括物理誘變、化學(xué)誘變、復(fù)合誘變等。物理誘變是較為常用的誘變方法，主要有紫外線、γ射線、離子誘變、中子誘變以及常壓室溫等離子體(ARTP)等[29]。
一株小球藻的育種及內(nèi)置光源型生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)15圖2-1藻株CS-510的形態(tài)（10×100）如圖2-1所示，顯微鏡下觀察到藻株多為單細(xì)胞生長，部分叢生，呈綠色，球形。2.3.3系統(tǒng)發(fā)育樹圖2-2藻株CS-510系統(tǒng)發(fā)育樹將藻種CS-510測得的序列提交到NCBI的Genbank中進(jìn)行Blast分析，挑選同源性較高的序列進(jìn)行下載，再使用MEGA7.0.26軟件對目標(biāo)序列與高同源性序列進(jìn)行分析比較并構(gòu)建微藻CS-510系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果如圖2-2所示，藻種CS-510與小球藻屬（Chlorellasp.）具有較高的18SrDNA基因相似性，表明兩者親緣關(guān)系最近，結(jié)合圖2-1的形態(tài)學(xué)結(jié)果分析，初步鑒定為小球藻（Chlorella）。CS-510MN906179.1Chlorellasp.NJUST-1RNAgenepartialsequenceKM243325.1Micractiniumsp.KNUA03418SribosomalRNAgenepartialsequenceKM243319.1Micractiniumsp.KNUA02918SribosomalRNAgenepartialsequenceMK764919.1AuxenochlorellapyrenoidosaRNAgenepartialsequenceKY364701.1Pseudochlorellapringsheimii18SribosomalRNAgeneinternaltranscribedspacerLC192144.1Actinastrumhantzschiigenefor18SribosomalRNApartialsequencestrain:NIES-415LC129524.1Crucigenialauterborniigenefor18SribosomalRNApartialsequence2
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微藻凈化畜禽養(yǎng)殖廢水影響因素研究進(jìn)展[J]. 羅龍皂,林小愛,楊佳,劉燁,田光明. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2020(03)
[2]基于CFD模擬的跑道池式微藻光生物反應(yīng)器的混合器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 劉佳薇,吳晶. 工程熱物理學(xué)報. 2019(10)
[3]新型平板反應(yīng)器內(nèi)光暗周期的仿真優(yōu)化[J]. 黃磊,沈英. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[4]藻菌共生系統(tǒng)處理豬糞廢水的研究[J]. 王海英,梅毅強,范琪,安達(dá),韋嘉璐,劉柑杏. 中南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(03)
[5]方興未艾的生物能源產(chǎn)業(yè)[J]. 劉德華. 生物產(chǎn)業(yè)技術(shù). 2019(05)
[6]利用廢水培養(yǎng)微藻的研究進(jìn)展[J]. 李達(dá),陳彪,胡小麗,曹倍,高坤,呂凱,鄧祥元. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué). 2019(07)
[7]微藻規(guī)�；囵B(yǎng)與生物能源開發(fā)[J]. 謝雅清,郁彬琦,靳翠麗,繆莉,周曉見. 現(xiàn)代化工. 2019(08)
[8]藻類葉綠素a提取的優(yōu)化研究[J]. 李鵬飛,孫昕,楊娌,何飛飛,王垿. 化工學(xué)報. 2019(09)
[9]富油脂微藻育種技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 范道春,張紅兵,劉壘. 微生物學(xué)雜志. 2019(01)
[10]小球藻在內(nèi)光源氣升式反應(yīng)器中的培養(yǎng)工藝優(yōu)化[J]. 張芬芬,馬曉建,方書起,白凈,常春. 化工進(jìn)展. 2018(02)
博士論文
[1]小球藻浮珠浮選采收技術(shù)及相界面間物理化學(xué)作用機(jī)理研究[D]. 文豪.長安大學(xué) 2019
[2]內(nèi)置LED光源的新型平板式光生物反應(yīng)器用于微藻高效固定CO2[D]. 李永富.中國海洋大學(xué) 2014
碩士論文
[1]帶螺旋肋的管式微藻光生物反應(yīng)器的優(yōu)化研究[D]. 雷玉玲.華中科技大學(xué) 2019
[2]富油脂微藻和奶牛養(yǎng)殖廢水處理微藻的選育及研究[D]. 范道春.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué) 2018
[3]光生物反應(yīng)器中市政污水培養(yǎng)鈍頂螺旋藻的條件優(yōu)化[D]. 王雪飛.江南大學(xué) 2017
[4]旋轉(zhuǎn)掛膜式微藻光合反應(yīng)器的設(shè)計及養(yǎng)豬污水預(yù)處理的研究[D]. 黃磊.南昌大學(xué) 2015
[5]小新月菱形藻的誘變及優(yōu)化培養(yǎng)[D]. 楊茂純.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[6]以生活污水為底物的產(chǎn)油微藻篩選與培養(yǎng)條件優(yōu)化研究[D]. 儀超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[7]高產(chǎn)油小球藻的誘變育種及其油脂提取研究[D]. 劉憲夫.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[8]高密度高品質(zhì)蛋白核小球藻制備工藝的優(yōu)化及初步放大[D]. 謝明.華東理工大學(xué) 2011
[9]螺旋藻高細(xì)胞密度培養(yǎng)裝置的設(shè)計及生產(chǎn)工藝優(yōu)化[D]. 趙琪.貴州大學(xué) 2006
本文編號：3515935
【文章來源】：河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
平板式光生物反應(yīng)器
河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-2管式光生物反應(yīng)器張芬芳[24]等人自制50L內(nèi)置光源氣升式反應(yīng)器，將1W燈帶通過三腳架固定在反應(yīng)器內(nèi)部，通過手動定時控制光照時間等，另內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒將液體區(qū)分為上升區(qū)和下降區(qū)，底部設(shè)有氣體分布器流加氣體，通過單因素控制法探究了燈帶的光暗周期、內(nèi)置光源波長（不同顏色的燈帶控制波長）、光源強度以及二氧化碳的流量對藻細(xì)胞在反應(yīng)器中生長的影響，最終得到反應(yīng)器內(nèi)最佳培養(yǎng)光源為紅藍(lán)光，光照強度9615lux，光暗比17.5h∶6.5h，二氧化碳通氣量為30L/h，經(jīng)15d培養(yǎng)得到藻細(xì)胞密度5.48×107個/ml。發(fā)酵罐式光反應(yīng)器是在傳統(tǒng)微生物發(fā)酵罐的基礎(chǔ)上增加光照用于微藻培養(yǎng)[25,26]。小型反應(yīng)器可用透光物質(zhì)如玻璃等為材料，采用外部光源�；旌戏绞接袡C(jī)械攪拌式、氣升式和鼓泡式等。其特點是在有限的占地面積內(nèi)有較高的培養(yǎng)體積,對于利用現(xiàn)有發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行微藻培養(yǎng)具有重要意義[27]。對于發(fā)酵罐式光反應(yīng)器，一般光照面積與體積比較小，如何增大光照面積與體積比，而不影響其他性能，是需要解決的主要問題[28]。1.5微藻的育種技術(shù)微藻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸是產(chǎn)能過低，主要體現(xiàn)在生長速率低、培養(yǎng)成本高、藻細(xì)胞濃度低、代謝產(chǎn)物低等，可以通過嘗試育種的方式解決微藻培養(yǎng)產(chǎn)能過低的問題，常見的育種方式有選擇育種、誘變育種、基因工程育種等，其中誘變育種包括物理誘變、化學(xué)誘變、復(fù)合誘變等。物理誘變是較為常用的誘變方法，主要有紫外線、γ射線、離子誘變、中子誘變以及常壓室溫等離子體(ARTP)等[29]。
一株小球藻的育種及內(nèi)置光源型生物反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)15圖2-1藻株CS-510的形態(tài)（10×100）如圖2-1所示，顯微鏡下觀察到藻株多為單細(xì)胞生長，部分叢生，呈綠色，球形。2.3.3系統(tǒng)發(fā)育樹圖2-2藻株CS-510系統(tǒng)發(fā)育樹將藻種CS-510測得的序列提交到NCBI的Genbank中進(jìn)行Blast分析，挑選同源性較高的序列進(jìn)行下載，再使用MEGA7.0.26軟件對目標(biāo)序列與高同源性序列進(jìn)行分析比較并構(gòu)建微藻CS-510系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果如圖2-2所示，藻種CS-510與小球藻屬（Chlorellasp.）具有較高的18SrDNA基因相似性，表明兩者親緣關(guān)系最近，結(jié)合圖2-1的形態(tài)學(xué)結(jié)果分析，初步鑒定為小球藻（Chlorella）。CS-510MN906179.1Chlorellasp.NJUST-1RNAgenepartialsequenceKM243325.1Micractiniumsp.KNUA03418SribosomalRNAgenepartialsequenceKM243319.1Micractiniumsp.KNUA02918SribosomalRNAgenepartialsequenceMK764919.1AuxenochlorellapyrenoidosaRNAgenepartialsequenceKY364701.1Pseudochlorellapringsheimii18SribosomalRNAgeneinternaltranscribedspacerLC192144.1Actinastrumhantzschiigenefor18SribosomalRNApartialsequencestrain:NIES-415LC129524.1Crucigenialauterborniigenefor18SribosomalRNApartialsequence2
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微藻凈化畜禽養(yǎng)殖廢水影響因素研究進(jìn)展[J]. 羅龍皂,林小愛,楊佳,劉燁,田光明. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2020(03)
[2]基于CFD模擬的跑道池式微藻光生物反應(yīng)器的混合器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 劉佳薇,吳晶. 工程熱物理學(xué)報. 2019(10)
[3]新型平板反應(yīng)器內(nèi)光暗周期的仿真優(yōu)化[J]. 黃磊,沈英. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[4]藻菌共生系統(tǒng)處理豬糞廢水的研究[J]. 王海英,梅毅強,范琪,安達(dá),韋嘉璐,劉柑杏. 中南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(03)
[5]方興未艾的生物能源產(chǎn)業(yè)[J]. 劉德華. 生物產(chǎn)業(yè)技術(shù). 2019(05)
[6]利用廢水培養(yǎng)微藻的研究進(jìn)展[J]. 李達(dá),陳彪,胡小麗,曹倍,高坤,呂凱,鄧祥元. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué). 2019(07)
[7]微藻規(guī)�；囵B(yǎng)與生物能源開發(fā)[J]. 謝雅清,郁彬琦,靳翠麗,繆莉,周曉見. 現(xiàn)代化工. 2019(08)
[8]藻類葉綠素a提取的優(yōu)化研究[J]. 李鵬飛,孫昕,楊娌,何飛飛,王垿. 化工學(xué)報. 2019(09)
[9]富油脂微藻育種技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 范道春,張紅兵,劉壘. 微生物學(xué)雜志. 2019(01)
[10]小球藻在內(nèi)光源氣升式反應(yīng)器中的培養(yǎng)工藝優(yōu)化[J]. 張芬芬,馬曉建,方書起,白凈,常春. 化工進(jìn)展. 2018(02)
博士論文
[1]小球藻浮珠浮選采收技術(shù)及相界面間物理化學(xué)作用機(jī)理研究[D]. 文豪.長安大學(xué) 2019
[2]內(nèi)置LED光源的新型平板式光生物反應(yīng)器用于微藻高效固定CO2[D]. 李永富.中國海洋大學(xué) 2014
碩士論文
[1]帶螺旋肋的管式微藻光生物反應(yīng)器的優(yōu)化研究[D]. 雷玉玲.華中科技大學(xué) 2019
[2]富油脂微藻和奶牛養(yǎng)殖廢水處理微藻的選育及研究[D]. 范道春.河北經(jīng)貿(mào)大學(xué) 2018
[3]光生物反應(yīng)器中市政污水培養(yǎng)鈍頂螺旋藻的條件優(yōu)化[D]. 王雪飛.江南大學(xué) 2017
[4]旋轉(zhuǎn)掛膜式微藻光合反應(yīng)器的設(shè)計及養(yǎng)豬污水預(yù)處理的研究[D]. 黃磊.南昌大學(xué) 2015
[5]小新月菱形藻的誘變及優(yōu)化培養(yǎng)[D]. 楊茂純.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[6]以生活污水為底物的產(chǎn)油微藻篩選與培養(yǎng)條件優(yōu)化研究[D]. 儀超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[7]高產(chǎn)油小球藻的誘變育種及其油脂提取研究[D]. 劉憲夫.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[8]高密度高品質(zhì)蛋白核小球藻制備工藝的優(yōu)化及初步放大[D]. 謝明.華東理工大學(xué) 2011
[9]螺旋藻高細(xì)胞密度培養(yǎng)裝置的設(shè)計及生產(chǎn)工藝優(yōu)化[D]. 趙琪.貴州大學(xué) 2006
本文編號：3515935
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