6株高产油微拟球藻的中试培养评价研究

用50L密闭式吊袋光生物反应器,采用连续培养模式,对6株微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)进行产油性能的中试筛选。从藻种的比生长速率、总脂含量、油脂产率,甘油三酯(TAG)含量和脂肪酸组成等方面评价藻种的产油性能。经过10d的连续培养,筛选到2株生长速率快、油脂产率高的优良能源微藻藻株:3-25和75B1,它们的总脂含量分别达到细胞干重的33.49%和29.36%;油脂产率分别为10.04和8.07mg·(L·d)~(-1);它们的C16与C18之和分别占到了总脂肪酸含量的72.71%和68.05%,且以饱和脂肪酸C16∶0及单不饱和脂肪酸C16∶1为主,适合生物柴油的生产。尽管藻株4-38的油脂产率较低,但其甘油三酯含量较高,C16和C18之和高达76.32%,其脂肪酸组成也非常适合生物柴油的生产。研究结果表明,3-25、75B1和4-38这3株微拟球藻有望作为生产生物柴油的候选藻株。     

一株蹄形藻(Kirchneriella sp.)的生长和油脂积累潜力评价

优质产油藻种是实现微藻油脂产业化生产的基础,蹄形藻可以积累高含量的储藏性三酰甘油,但其是否具有微藻油脂开发潜力,目前仍然缺少系统的评价。利用形态学和分子技术对分离自暨南大学南湖的一株微藻进行鉴定,通过设置4种硝酸钠浓度(3.6、9.0、18.0和36.0 mmol/L),测定生物质浓度、总脂含量、脂肪酸组成、光合效率等指标,评价该藻株的产油能力,并利用现有模型,计算生物柴油的质量参数。经鉴定该藻株为蹄形藻JNU-3201 (Kirchneriella sp. JNU-3201),在整个培养周期内,其碳水化合物含量(干重)均低于20%,蛋白质含量呈降低趋势,总脂含量逐渐增加,说明脂类是该藻的主要储能物质;主要脂肪酸包括油酸(C18︰1)、棕榈酸(C16︰0)和亚油酸(C18︰2);该藻株的生长和油脂含量明显受氮素水平影响,在最低氮浓度条件下(3.6mmol/L),获得最高总脂含量(46.92%±1.52%,干重),在最高氮浓度条件下(36.0mmol/L),获得最高生物质浓度[(6.53±0.11)g/L],在18.0 mmol/L条件下,获得最高总脂产量[(2.43±0.06) g/L...     

以污泥提取液为生长介质的纤细角毛藻培养与CO2生物固定

污水污泥(MSS)中含有大量的氮磷营养盐,以其替代传统培养基作为微藻的营养来源,将显著降低微藻吸收固定CO2的成本,增强微藻在工业碳减排中的应用潜力。本研究以污水污泥提取液与海水的混合液作为纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)的生长介质,同时通入高浓度(5%～20%)CO2,在优化培养条件的基础上,将微藻接种到螺旋管式光生物反应器中进行动态试验,并逐日测定相应的藻生物量和固碳能力。结果表明,在污泥提取液和海水的混合体系中,纤细角毛藻的最适生长条件为:通入10%CO2气体,污泥提取液和海水按照1∶29比例混合,温度为30℃,光照强度为6 000lx。当保持10%CO2的通入速度为20mL·min-1时,生物反应器的适宜运行条件为:藻接种量1×106cells·mL-1,循环流量1 200mL·h-1。在上述优化条件下,最大藻生物量产率(0.36g·L-1·d-1)和最高固碳速率(0.67g·L-1·d-1)出现在循环培养第5d;此外,培养液中氮、磷营养盐的利用程度较高,NO3--N、NH4+-N、NO2--N、PO43--P的去除率分别达到96.9%、93.3%、78.0%和88.5%。     

大型海藻孔石莼抑制浮游微藻生长的原因初探--种群密度及磷浓度的作用

本文以磷浓度和种群密度为变量 ,以亚心形扁藻为浮游微藻代表 ,采用实验生态学手段研究了大型海藻孔石莼与浮游微藻 (亚心形扁藻 )间的竞争。结果显示 ,不论营养盐浓度如何 ,高密度的孔石莼皆能显著抑制浮游微藻的生长。分析显示 ,高密度的孔石莼压制浮游微藻生长的原因 ,不是由于对氮、磷等营养盐的竞争所致 ,而可能是其他原因所致。     

异养蛋白核小球藻净化对虾池塘养殖尾水的实验

为研究异养培养的蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)去除对虾池塘养殖尾水氮、磷营养盐的效果,本实验通过对异养藻种的光自养转换、盐度驯化,并以不同初始密度接种入养殖尾水,定期检测水体中氨氮、磷酸盐、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮等指标,分析其对营养盐的吸收利用规律。结果表明:光照强度6 600 lx、光照周期16 h∶8 h(L/D)、温度25±0.5℃条件下,接种细胞密度为1.0×105个/mL、5.0×105个/mL、1.0×106个/mL的蛋白核小球藻均在接种初期快速进入指数生长期, 10 d后进入生长平台期, 20 d藻细胞生物量分别增加39.25、7.98和4.07倍;蛋白核小球藻能明显降低养殖水体中氮、磷营养盐浓度,起到去氮除磷的净化作用,磷酸盐的去除率随藻细胞的生长持续上升, 21 d去除率分别为58.8%±0.72%、72.9%±1.7%、81.4%±9.86%;对氮盐的利用规律依次为氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮,氨氮6 d的去除率达81.9%±6.0%, 96.2%±1.16%, 95.4%±1.24%,硝酸氮21d去除率达82%±1.35%、93.3%±4.41%...     

温度对四种产油微藻生长和油脂特性的影响

本文采用气相质谱联用技术对三株海水微藻—三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum,CCMM2012)、小球藻(Chlorella vulgaris,CCMM4004)、微拟球藻(Nannochloropsis sp.,CCMM6004),和一株淡水微藻—栅藻(Scenedesmus quadricauda,CCMM4002)在不同温度下的生长及油脂变化规律进行研究。结果表明:三角褐指藻、小球藻和栅藻在20℃下的油脂产率最大,分别为2.94、5.79和5.83mg/L/d,它们在20℃的培养条件下比较适合应用于生物能源开发;而微拟球藻在25℃下油脂产率最大,达6.45mg/L/d,因此此温度下更适合用于生物能源开发。三角褐指藻在15℃条件下DHA和EPA含量最多,为16.47%,而微拟球藻在25℃下DHA和EPA最多,为22.74%;因此三角褐指藻和微拟球藻在15℃和25℃下均比较适合应用于多不饱和脂肪酸的开发,而小球藻和栅藻的EPA和DHA含量在三个温度下普遍较少,不适合用于多不饱和脂肪酸的开发。     

营养盐输入方式对3种微藻生长及种间竞争的影响

在不同的营养盐输入方式下(一次性输入、每2d输入、每5d输入)对杜氏盐藻(Dunaliella salina)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)进行单种培养和混合培养,研究不同的营养盐输入方式对这3种海洋微藻生长及种间竞争的影响。结果表明:单种培养时,盐藻在一次性输入方式下的最终细胞密度和平均比生长速率均显著大于其它2种输入方式;三角褐指藻和米氏凯伦藻在每5d输入方式下的最终细胞密度显著大于其它2种输入方式。混合培养时,盐藻在一次性输入方式下的最终细胞密度和平均比生长速率均显著大于其它2种输入方式,最终细胞密度占总细胞密度的47.3%;三角褐指藻在一次性输入方式下的最终细胞密度和平均比生长速率均显著小于每2d输入和每5d输入方式,后2个处理组的最终细胞密度分别占总细胞密度的90.3%和79.9%;在3种输入方式下米氏凯伦藻的最终细胞密度及占总细胞密度的百分比、平均比生长速率均显著小于其它2种微藻。研究表明,无论单种培养还是混合培养,营养盐一次性输入方式均能促进盐藻的生长,而脉冲输入方式能促进三角褐指藻的生长。脉冲输入方式下混合培养时,三角褐指藻在种群中占优势。     

黄腐酸对Monoraphidium sp.FXY-10油脂合成的影响

以单针藻Monoraphidium sp.FXY-10为研究对象,研究了黄腐酸对单针藻FXY-10生长、油脂及相关理化指标的影响,同时分析了黄腐酸对油脂生物合成相关的关键酶活性的影响。结果表明,添加25mg/L黄腐酸时,藻细胞总油脂含量比对照组提高了1.12倍,且最高油脂含量可达54.3%。藻细胞生物量、叶绿素含量无显著变化,蛋白质含量有所提升。此外,油脂生物合成相关的酶活性与油脂积累存在相关性,添加25mg/L黄腐酸诱导微藻细胞,乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)和苹果酸酶(ME)的活性上调,而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的活性下调。研究表明,黄腐酸作为一种外源诱导剂可促进微藻中油脂的合成,为提高微藻油脂积累提供了一种新的方法。     

CO2加富培养对鼠尾藻克制赤潮异弯藻效果的影响

采用实验生态学的方法,研究了大型海藻鼠尾藻(Sargassum thunbergii)对赤潮微藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的克生效应及其对 CO2加富的响应变化.结果表明,正常培养的鼠尾藻新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液能够导致中肋骨条藻的细胞密度显著降低(P<0.05), CO2加富培养的鼠尾藻新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液能够更加明显地抑制中肋骨条藻种群生长(P<0.01).实验结果证实鼠尾藻对中肋骨条藻具有克生效应,而 CO2加富培养引起了鼠尾藻对中肋骨条藻克生效应的变化,使其对中肋骨条藻生长的抑制作用显著加强.正常培养的鼠尾藻培养水过滤液能够显著抑制中肋骨条藻的生长(P<0.05),而 CO2加富培养的鼠尾藻培养水过滤液对中肋骨条藻的生长没有表现出明显的影响(P>0.05),因此推测 CO2加富培养可能改变了鼠尾藻对中肋骨条藻克生作用的方式,作用方式由分泌克生物质转变为细胞直接接触转递.     

锰离子对斜生栅藻DHD-3 的生长和油脂积累的调控作用

研究了培养液中不同锰离子浓度对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)DHD-3 的生长、油脂积累以及脂肪酸组成的影响。结果表明, 培养液中不同初始浓度的锰离子对斜生栅藻早期叶绿素积累和生长会产生一定的调节作用, 过高或过低的锰离子都不利于斜生栅藻细胞内叶绿素的积累、微藻的生长和油脂的积累。经过14 d 培养后, 当初始锰离子的添加量为2.72 mg/L 时, 斜生栅藻的生物量和细胞内油脂含量分别达到2.9 g/L 和细胞干重的55.1%, 细胞内油脂含量比对照组提高了11%; 同时, 单位水体中油脂的产量达到了1.6 g/L, 比对照组提高了14%, 但改变锰离子的初始浓度并不对斜生栅藻脂肪酸的组成产生明显影响。     

久效磷对海洋微藻细胞的活性氧伤害

于1994年8月－1995年12月运用生态毒理学和生物化学实验方法对有机磷农药－久效磷对海洋微藻的毒性机理进行了研究。结果结果，随着久效磷胁迫时间的延长，3种海洋微藻：扁藻、叉鞭金藻和三角褐指藻细胞的膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量不断提高，与此同时，3种微藻细胞的电解质外渗率也相应地增加。这说明在久效磷的胁压力下，微藻细胞内过量的活性氧引起细胞膜的膜脂过氧化伤害，导致细胞膜透性增加，电解质大量外渗，微藻细胞严重受害，进而生长受到抑制甚至死亡。     

采用加速溶剂萃取法提高微藻油脂萃取量的优化条件研究

设计4因子5水平的正交实验方案[采用正交表L25（5＾6）],通过确定加速溶剂萃取法（ASE）处理的最优化条件,包括萃取溶剂、萃取温度、萃取时间和萃取循环次数,达到快速萃取微藻油脂并且萃取量高的效果．结果表明,除循环次数外,其他萃取条件因子均能显著影响油脂萃取量（P〈0．035）．在萃取溶剂为无水乙醇或丙酮、温度为175℃、萃取时间为16min、循环次数为3次的最优处理条件下,微藻油脂萃取量最高（19．20％～21．36％）．与常规的索氏萃取法相比,萃取量可提高39．08％～47．09％．采用ASE法在最优化条件下萃取微藻油脂可以达到良好效果．     

活性氧对3种海洋微藻生长的影响

以Fe2+/Vc为活性氧诱生系统,对活性氧作用下3种海洋微藻的生长情况进行了研究.结果表明,低浓度的活性氧可以促进3种海洋微藻的生长,使藻细胞的脂质过氧化程度升高,同时刺激细胞的SOD活性使其略有上升,加入抗氧化剂可以抑制其促进作用;高浓度的活性氧能抑制3种海洋微藻细胞的生长,使细胞的脂质过氧化程度过量增高,抑制细胞的SOD活性,抗氧化剂可以缓解其对藻细胞的毒性作用.不同种类的微藻对活性氧的敏感性存在差异.     

Enrichment of estuarine phytoplankton by the addition of dissolved manganese

The response of natural phytoplankton to additions of excess Mn in an estuary receiving sewage effluent varied with tidal amplitude. During periods of low tidal amplitude, when DOC concentrations were high, carbon uptake by phytoplankton was stimulated. When tidal amplitudes were relatively high, carbon uptake was not affected by Mn addition.The link between high DOC concentrations and stimulation suggests that the Mn addition either relieves a deficiency in available Mn caused by organic complexation or complexes organics from the sewage effluent which are otherwise harmful to phytoplankton productivity.Sewage effluent entering estuaries can be both beneficial and detrimental to the phytoplankton population. Productivity is increased by the addition of inorganic nutrients but may be depressed by the organics contained in the effluent.     

不同适温海洋富油微藻在富碳培养条件下的油脂积累特性研究

本实验分别针对3株低温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.ZL-12、四爿藻Tetraselmis chui ZL-33和小球藻Chlorellasp.ZL-45,3株中温藻株:球等鞭金藻Isochrysis galbana CCMM5001、等鞭金藻Isochrysis sp.CCMM5002和微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001,3株高温藻株:微拟球藻Nannochloropsis sp.JN1、绿色巴夫藻Pavlova viridis JN2和海洋小球藻Chlorellasp.JN3,研究了在通入0.03%(空气)、5%、10%3个CO2浓度梯度条件下的生长特性,同时考察了其总酯及中性脂的累积情况。结果显示,富碳培养有利于不同温度条件下9株藻株的生长,除微拟球藻Nannochloropsis sp.CCMM7001最适生长的CO2浓度为5%外,其余8株藻株最适生长的CO2浓度均为10%。在低温和高温条件下,6株海洋富油微藻在通入10%CO2时具有最大生物量产率,在中温条件下球等鞭金藻和等鞭金藻在通入10%CO2时获得最大生物量产率,而微拟球藻在通入5%时获得最大生物量产率,随着CO2浓度的增加,9株藻株的总脂含量和中性脂含量有明显提高。低温和中温藻株的总脂含量高于高温藻株的总脂含量,从中性脂的累积规律来看,9株藻株均在平台期的累积达到最大值,GC-MS分析结果表明,9株微藻适合制备生物柴油的C14~C18系脂肪酸相对含量在不同CO2条件下基本保持不变,维持在90%左右。实验结果显示,所研究的藻株作为富油高固碳优良藻株,具备用于海洋生物质能耦合CO2减排开发的潜力。     

The effects of sewage discharge on water quality and phytoplankton of Hawai'ian coastal waters

The effects of sewage discharge on algal populations and the quality of Hawai'ian coastal waters were investigated. Two outfalls were studied. One discharges primary treated sewage and the other discharges secondary treated sewage but are otherwise similar. This enabled comparisons of the effects of these different levels of treatment on the water quality and algal productivity of receiving waters. Plumes were followed and repeatedly sampled in a time-series manner. Rhodamine dye was used as a conservative tracer to compare the dilution behavior of the plume constituents MRP, NO(3)+NO(2), NH(4), Silicate, TDP, TDN, total bacteria, PC, and PN. Rates of initial dilution ranged from two to almost three orders of magnitude, and were in reasonable agreement with engineering model predictions. Dilution of plume constituents approximated that of Rhodamine until background concentrations were reached, typically within 10 min of discharge. Chl a concentrations did not increase through time in the primary sewage plume but did increase up to 30% in the secondary sewage plume. However, rates of far-field dilution were so rapid that the increase could not have been due to algal growth. The increase was attributed to the plume mixing with a water mass whose relative chl a concentrations were greater. Rates of secondary dilution ranged from 2 to 3 orders of magnitude resulting in total dilutions of 10(5)-10(6) within 3 h of discharge. These rates of secondary dilution were much greater than model predictions. From a nutrient standpoint, secondary treatment exhibited no advantages over primary treatment because dilutions were so rapid.     

铁促进海水小球藻油脂积累的动态过程

许多微藻被认为是制备生物油燃料的理想原料，培养液中高浓度的Fe^3＋对海水小球藻（Chlorella vulgaris）的油脂积累有明显的促进作用。采用荧光分光光度法对尼罗红染色后的海水小球藻的油脂积累过程进行了观测，同时测定了铁对小球藻生长和叶绿素含量的影响。结果表明，高铁处理的小球藻出现了两次油脂积累高峰，且第2次脂积累的量显著高于第1次。     

浒苔和紫菜等2种海藻干体对3种赤潮微藻生长的抑制作用

在添加浒苔和紫菜干体的条件下,通过测定藻细胞数量,观察藻细胞形态,分析海藻干体对米氏凯伦藻、中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻的半抑制和完全抑制浓度以及半抑制和完全抑制浓度有效作用的起始藻细胞数量范围,研究了浒苔和紫菜干体对3种赤潮微藻生长的影响.在此基础上,设定海藻干体的添加量为其完全抑制浓度,通过监测微藻培养液中总氮(硝酸态氮、氨态氮和亚硝酸态氮)和总磷等变化,分析海藻干体添加对培养液营养化程度的影响.结果表明:(1)当浒苔和紫菜干体浓度分别大于0.8 g/L 和1.0 g/L 时,海藻干体能显著抑制3种赤潮微藻的生长,它们对赤潮微藻的生长抑制率超过60%(第12 d).(2)浒苔和紫菜干体对3种实验微藻的半抑制浓度(IC50)接近,在0.71~1.22 g/L 之间;但完全抑制浓度(IC10)差别较大,浒苔干体对3种赤潮微藻的完全抑制浓度在2.4~2.8 g/L 范围,其数值约为紫菜干体对它们的完全抑制浓度的2倍.(3)3种赤潮微藻起始藻细胞数量不超过40伊104·mL-1(对于米氏凯伦藻和中肋骨条藻来说,起始藻细胞数量可增大至60伊104·mL-1),海藻干体对3种实验微藻的半抑制浓度和完全抑制浓度均有效.(4)添加海藻干体的实验组培养液中总氮和总磷含量均明显高于对照培养液中总氮和总磷含量.其中,实验组培养液中总氮浓度为382滋g/L,总磷浓度明显低于100滋g/L.综上所述,浒苔和紫菜干体具有强烈的抑藻作用,且不会造成培养液营养加剧现象,可尝试应用于赤潮微藻的控制与治理中.     

Tracing origins of sewage and organic matter using dissolved sterols in Masan and Haengam Bay,Korea

Masan and Haengam Bays in Korea are highly polluted and semi-enclosed. Domestic and industrial effluents are directly or indirectly discharged into the bays through sewage treatment plants (STP) and creeks. In this study, 15 dissolved sterol compounds were determined in order to understand their sources and relative contribution. Freshwater samples were taken from 13 creeks and at two STP sites on a monthly basis. Total dissolved sterol concentrations ranged from 993 to 4158 ng/L. The concentrations of sterols in winter were higher than in summer. Among the sterols analyzed, cholesterol, β-sitosterol, coprostanol and cholestanone were major compounds in creek water. Seawater samples were concurrently collected at 21 stations in Masan Bay. Total sterol concentrations ranged 118–6,956 ng/L. Inner bay showed high concentrations of sterols in summer, while outer bay showed high sterol concentrations in winter. Among the sterols, cholesterol, β-sitosterol and brassicasterol were major compounds in seawater. In order to examine the contribution of urban sewage, the concentration of coprostanol and fecal sterol ratios were calculated. Most of the creek water, inner bay and near STP outlet samples were affected by sewage. Terrestrial organic matters accounted for a high proportion of dissolved organic matter origin. Fecal origins were relatively high in the inner bay areas and in the STP outlet, while sterols of marine origin were high in the outer bay areas.     

海洋微藻除菌及除菌与自然带菌微藻生长特点比较

于1995年4—12月在中国科学院海洋研究所进行微藻除菌及比较除菌与自然带菌微藻生长特点的研究。经平板培养排除霉菌后,利用组合抗生素(青霉素+卡那霉素+链霉素+庆大霉素)获得除菌球等鞭金藻、三角褐指藻及小球藻,对抗生素处理前后的微藻生长特点进行比较研究。结果表明,与未除菌时相比,除菌后的球等鞭金藻及小球藻不易老化(可保持良好悬浮30d以上);回加细菌于除菌藻,藻细胞下沉附底,说明细菌可促使微藻细胞老化。无维生素时,除菌后的球等鞭金藻生长更差,暗示未除菌的球等鞭金藻培养液内可能存在产(类)维生素细菌。除菌后三角褐指藻细胞形态发生一定变化,回加细菌后藻细胞形态有部分恢复。与未除菌时相比,除菌后三角褐指藻更能耐受高温(如30℃)。另外,某些抗生素能够刺激球等鞭金藻的生长。