本文關(guān)鍵詞：異抗壞血酸鈉對(duì)自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)條件下微藻生長(zhǎng)產(chǎn)油的影響

  更多相關(guān)文章： 微藻 異抗壞血酸鈉 除氧 光異養(yǎng) 油脂產(chǎn)率 生物量

【摘要】：通過微藻將CO2生物固定與生物柴油生產(chǎn)相耦合,是一種非常有希望的CO2減排策略。一個(gè)限制因素是培養(yǎng)介質(zhì)中積累的高濃度O2(DO)對(duì)許多微藻光合作用的抑制作用。傳統(tǒng)除氧方式一般是在培養(yǎng)裝置內(nèi)設(shè)置除氣器或向培養(yǎng)基中大量鼓氣,但是存在高耗、污染風(fēng)險(xiǎn)大、低效(因O2由液相向氣相的傳質(zhì)效率不高)等缺點(diǎn)。因此開發(fā)用于微藻生物質(zhì)生產(chǎn)的新型除氧方法十分必要。除了光自養(yǎng)生長(zhǎng)外,微藻還存在異養(yǎng)、兼養(yǎng)(混養(yǎng))等代謝形式,其主要優(yōu)點(diǎn)是藻細(xì)胞密度和產(chǎn)量高。異養(yǎng)生長(zhǎng)的培養(yǎng)基與光自養(yǎng)相似,只是需要加入有機(jī)碳。而在兼養(yǎng)生長(zhǎng)中,CO2和有機(jī)碳被同步同化,即有氧呼吸和光合代謝同時(shí)進(jìn)行。異抗壞血酸鈉(簡(jiǎn)稱異VC鈉)是一種新型食品抗氧化劑。目前尚未見到異VC鈉應(yīng)用于微藻培養(yǎng)體系除氧的報(bào)道。同時(shí),異VC鈉能否作為異養(yǎng)、兼養(yǎng)的有機(jī)碳源從而促進(jìn)微藻生長(zhǎng)尚未可知。本研究首先探討了異VC鈉在3種微藻(普通小球藻、淡水微綠球藻、鹽生杜氏藻)的光自養(yǎng)體系中的除氧效果；隨后,在開放培養(yǎng)體系中分別投加異VC鈉和常見有機(jī)碳源葡萄糖,根據(jù)普通小球藻在培養(yǎng)期間的生物學(xué)和化學(xué)指標(biāo),分析異VC鈉用于微藻光異養(yǎng)生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)及原因：而后,評(píng)價(jià)了光異養(yǎng)培養(yǎng)結(jié)束時(shí)的上清液用于普通小球藻再培養(yǎng)的可行性；最后,對(duì)普通小球藻進(jìn)行兩階段培養(yǎng)(第一階段為通空氣并投加異VC鈉的光異養(yǎng),持續(xù)9d;第二階段為通入10% CO2的兼養(yǎng),持續(xù)11d),根據(jù)微藻的生長(zhǎng)、固碳、油脂產(chǎn)率和脂肪酸組成,確定在異VC鈉體系中形成的高密度微藻能否顯著提升后期的CO2固定速率以及微藻用于生物柴油生產(chǎn)的潛力。所得到主要結(jié)論如下：(1)投加異VC鈉能夠迅速去除微藻光合作用釋放的O2,但是除氧效果因藻種和劑量而異。對(duì)于普通小球藻、淡水微綠球藻的培養(yǎng)體系,異VC鈉最適劑量分別為1G(1.5744 g/200 ml)與0.5G(1.8550 g/200 ml),可將藻液DO控制在適當(dāng)?shù)牡退綏l件并顯著促進(jìn)微藻生長(zhǎng),培養(yǎng)結(jié)束時(shí)生物量分別達(dá)到1.94g·L-1和1.70 g·L-1,是各自對(duì)照組的5.88倍與3.15倍。高劑量異VC鈉雖將培養(yǎng)期間的DO始終控制在很低水平(小于1或2 mg·L-1),但是并不適合微藻生長(zhǎng)。異VC鈉對(duì)鹽生杜氏藻生長(zhǎng)具有強(qiáng)烈抑制效應(yīng),不適于作為該微藻培養(yǎng)體系的除氧劑。(2)在接種普通小球藻并提供光照的開放培養(yǎng)體系中,分別加入等碳量的異VC鈉(3.1488 g/400 m1)和葡萄糖(2.8640 g/400 ml),后者將培養(yǎng)期間的藻液DO降至2 mg·L-1以下,使光合作用受抑,微藻只能進(jìn)行光異養(yǎng)生長(zhǎng)；相反,異VC鈉在控制體系DO處于適宜低水平而促進(jìn)微藻光自養(yǎng)生長(zhǎng)的同時(shí),其氧化產(chǎn)物還可作為光異養(yǎng)生長(zhǎng)的有機(jī)碳源。相應(yīng)的,藻生物量(1.16 g·L-1)達(dá)到對(duì)照組(不加有機(jī)碳源)的8.84倍,也比葡萄糖處理組提高20.6%。因此,開放體系中異VC鈉對(duì)普通小球藻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)碳源葡萄糖。(3)在上述投加有機(jī)碳源的培養(yǎng)體系中,培養(yǎng)結(jié)束時(shí)藻液中N03--N低于5mg·L-1,引起微藻生長(zhǎng)停滯。但是,將藻液離心過濾后的上清液按一定體積比(1：1或1：3)與新鮮培養(yǎng)基混合后,氮源得以補(bǔ)充,因此能繼續(xù)用于普通小球藻培養(yǎng)。這對(duì)于降低微藻培養(yǎng)成本具有重要意義。(4)與持續(xù)20d通入10%CO2的全自養(yǎng)體系相比,以異VC鈉為有機(jī)碳源對(duì)普通小球藻進(jìn)行光異養(yǎng)培養(yǎng)9d后,再通入10% CO2,微藻將轉(zhuǎn)為以自養(yǎng)為主的兼養(yǎng)生長(zhǎng),平均固碳速率(306 mg-L-1·d-1)為同期光自養(yǎng)生長(zhǎng)的5.46倍,表明在光異養(yǎng)方式下生成的高密度微藻可用于C02高效固定。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),光密度、藻生物量、油脂產(chǎn)率分別為全自養(yǎng)體系的2.12倍、2.62倍和2.2倍。藻生物質(zhì)中短鏈脂肪酸、多不飽和脂肪酸、C16-C18脂肪酸的含量均較高,也使其在生物柴油方面具有更好的應(yīng)用潛力。
【關(guān)鍵詞】：微藻 異抗壞血酸鈉 除氧 光異養(yǎng) 油脂產(chǎn)率 生物量
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-32
• 1.1 微藻概述12
• 1.1.1 微藻概念12
• 1.1.2 微藻基本特征12
• 1.2 微藻光合固碳與油脂合成12-24
• 1.2.1 微藻光合固碳產(chǎn)油技術(shù)應(yīng)用潛力巨大12-14
• 1.2.2 微藻固碳機(jī)制及影響因素14-20
• 1.2.3 微藻生物柴油20-24
• 1.3 微藻營(yíng)養(yǎng)方式、特征及應(yīng)用24-27
• 1.3.1 光合自養(yǎng)(Photoautotrophy)24-25
• 1.3.2 異養(yǎng)方式(Heterotrophy)25-26
• 1.3.3 兼養(yǎng)方式(Mixotrophy)26-27
• 1.4 光合放氧對(duì)微藻影響及控制對(duì)策研究現(xiàn)狀27-30
• 1.4.1 光合放氧對(duì)微藻固定CO_2和油脂含量的影響27-28
• 1.4.2 控制DO過高的對(duì)策28-30
• 1.5 科學(xué)問題的提出與本研究的目的及主要內(nèi)容30-32
• 1.5.1 科學(xué)問題的提出與本研究的目的意義30-31
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容31-32
• 2 異VC鈉在微藻培養(yǎng)體系中的除氧效果及其與生長(zhǎng)的關(guān)系32-47
• 2.1 引言32-33
• 2.2 材料、儀器與方法33-37
• 2.2.1 材料33-35
• 2.2.2 儀器與設(shè)備35
• 2.2.3 投加異VC鈉后的微藻培養(yǎng)35-37
• 2.2.4 指標(biāo)測(cè)定37
• 2.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析37
• 2.3 結(jié)果37-43
• 2.3.1 投加異VC鈉后的微藻生長(zhǎng)曲線37-40
• 2.3.2 異VC鈉投加對(duì)微藻培養(yǎng)體系中DO的影響40-42
• 2.3.3 異VC鈉投加對(duì)培養(yǎng)體系中藻生物量的影響42-43
• 2.4 討論43-46
• 2.4.1 異VC鈉在微藻培養(yǎng)期間的除氧效果43
• 2.4.2 異VC鈉除氧與微藻生長(zhǎng)的關(guān)系43-45
• 2.4.3 異VC鈉可為淡水藻光異養(yǎng)生長(zhǎng)提供有機(jī)碳源45-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 3 異VC鈉在普通小球藻異養(yǎng)培養(yǎng)中的作用47-62
• 3.1 引言47-48
• 3.2 材料、儀器與方法48-51
• 3.2.1 材料48-49
• 3.2.2 儀器與設(shè)備49
• 3.2.3 以異VC鈉、葡萄糖作為有機(jī)碳源的微藻異養(yǎng)培養(yǎng)方法49
• 3.2.4 異養(yǎng)培養(yǎng)后的上清液再用于微藻培養(yǎng)的方法49-50
• 3.2.5 生物學(xué)指標(biāo)測(cè)定50
• 3.2.6 藻液化學(xué)指標(biāo)測(cè)定50-51
• 3.2.7 營(yíng)養(yǎng)鹽、TOC的利用率計(jì)算51
• 3.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理51
• 3.3 結(jié)果51-57
• 3.3.1 兩種異養(yǎng)培養(yǎng)體系中的微藻生長(zhǎng)曲線51-52
• 3.3.2 兩種異養(yǎng)培養(yǎng)體系中的DO和pH值52-53
• 3.3.3 兩種異養(yǎng)培養(yǎng)體系中的微藻光合色素含量53-54
• 3.3.4 兩種異養(yǎng)培養(yǎng)體系的藻生物量54
• 3.3.5 兩種異養(yǎng)培養(yǎng)體系中微藻對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、TOC的利用程度54-55
• 3.3.6 微藻在異養(yǎng)體系上清液與SE培養(yǎng)基混合液中的生長(zhǎng)特征55-57
• 3.4 討論57-60
• 3.4.1 異VC鈉在微藻光異養(yǎng)生長(zhǎng)中具有除氧和作為有機(jī)碳源雙重功能57-59
• 3.4.2 異養(yǎng)體系上清液中增補(bǔ)氮鹽后仍具有培養(yǎng)微藻的潛力59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 4 對(duì)光異養(yǎng)擴(kuò)增的普通小球藻CO_2固定與產(chǎn)油性能研究62-79
• 4.1 引言62-63
• 4.2 材料、儀器與方法63-68
• 4.2.1 材料63
• 4.2.2 儀器與設(shè)備63-64
• 4.2.3 第一階段微藻培養(yǎng)64-66
• 4.2.4 第二階段微藻培養(yǎng)66
• 4.2.5 指標(biāo)測(cè)定方法66-67
• 4.2.6 油脂產(chǎn)量(Q)計(jì)算方法67
• 4.2.7 油脂產(chǎn)率(LP)計(jì)算方法67
• 4.2.8 微藻固碳速率(FD)計(jì)算67
• 4.2.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析67-68
• 4.3 結(jié)果與討論68-77
• 4.3.1 兩階段培養(yǎng)期間的微藻生長(zhǎng)曲線68-69
• 4.3.2 兩個(gè)處理組在培養(yǎng)期間的pH值變化69-70
• 4.3.3 兩個(gè)處理組在培養(yǎng)期間的營(yíng)養(yǎng)鹽和TOC變化70-72
• 4.3.4 兩個(gè)處理組在培養(yǎng)期間的藻生物量和固碳速率72-74
• 4.3.5 兩個(gè)處理組在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)的微藻油脂含量、油脂產(chǎn)率和脂肪酸組成74-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 5 結(jié)論與建議79-81
• 5.1 主要結(jié)論79-80
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)80
• 5.3 后續(xù)研究計(jì)劃80-81
• 參考文獻(xiàn)81-91
• 致謝91-92
• 個(gè)人簡(jiǎn)巧92
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92

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2 王s，

本文編號(hào)：721439