小球藻的培养及产油条件研究

随着石油资源的日益枯竭，环境的日益恶化，寻找一种清洁、新型的生物能源已成为当务之急。小球藻是一种单细胞藻类，含有丰富的具有重要生理功能的成分，在很多领域得到了广泛的应用。近些年小球藻产油的研究受到越来越多的关注，但是由于小球藻大规模培养的技术和成本过高等问题一直没有很好的解决方法，小球藻产油很难实现规模化和产业化。本文旨在通过试验，选出生长量和产油能力均较高的藻株，进一步研究促进生长和油脂积累的条件，为小球藻的开发利用、生物能源的深入研究奠定基础。主要结果如下： 1、重金属胁迫研究表明：Hg、Pb、Cd三种重金属中，Hg是影响小球藻自养培养的最主要因素。三种重金属对小球藻均有显著性抑制作用，其影响规律与其对小球藻生长的影响规律一致。低浓度的重金属使小球藻的酶活性升高，而高浓度的重金属对保护酶有抑制作用。 2、通过异养培养，筛选出繁殖能力强和油脂积累量大的藻种：Chlorellasorokiniana。 3、筛选出异养培养的最佳的碳源和氮源分别是蔗糖和NH4NO3，最佳碳氮比例为30:1。在含碳量相同的情况下，含氮量越高，油脂的饱和程度越高。 4、研究了微量元素促进小球藻生长和油脂积累。少量添加Fe3+并不能有效促进小球藻的增殖；过高浓度的Fe3+对小球藻增殖有抑制作用。Mn2+对小球藻生物量的积累影响较小，而Zn2+对小球藻的生物量积累几乎没有影响。油脂含量的积累主要发生在培养的前中期，而在培养的后期油脂含量增加有限。不同水平的Fe3+、Zn2+对油脂积累有显著影响，且在培养的不同阶段所起的作用不同；而Mn2+对小球藻异养培养过程对油脂积累的作用不明显。小球藻油脂中含有19种脂肪酸。其中，C16:0与C18:0含量最高，其次含量相对较高的是C18:2；其它脂肪酸的含量低于5%。这三种微量元素不会改变脂肪酸碳链长度及其含量；但能影响同一碳链长度的饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比例。 5、P、S元素缺失试验的结果表明，当元素缺失时小球藻的生长密度下降。硫元素缺失能有效促进小球藻的油脂积累。各处理的油脂含量由高到低依次是，-S>-S/P-lim>-P-S>-P>+P+S。另外，小球藻的脂肪酸成分含有14种，其中C16:0和C18:2的含量最高。其次含量较高的是C18:0和C18:3。在-S、-P-S和-S/P-lim的条件下不饱和脂肪酸的含量均有所增加，大约为饱和脂肪酸含量的1.5倍。 因此，小球藻C. sorokiniana生长的最佳碳源和氮源分别为蔗糖和NH4NO3，最佳C:N为30:1；在培养基中添加1×10-3mmol/L Fe3+，0mmol/L Zn2+，1×10-3mmol/L Mn2+，或减少硫元素和磷元素的含量，均能提高小球藻的油脂含量。