微藻油脂合成調(diào)控及膜分散原位萃取研究.pdf

1、微藻具有生長周期短、含油量高、易培養(yǎng)及環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，是制備生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。然而微藻生物柴油的工業(yè)化制備還面臨嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是藻體采收和油脂提取等高能耗處理方法，導(dǎo)致能量輸入輸出不平衡，使微藻柴油成本過高。針對這一問題，本論文篩選得到Nannochloropsis sp.和Botryococcus braunii FACHB-357兩株高油藻種，通過營養(yǎng)調(diào)控提高微藻油脂含量，并篩選出對兩株藻具有良好生物相容性的有機溶劑，在

2、此基礎(chǔ)上建立有機-水兩相培養(yǎng)體系，利用中空纖維膜分散溶劑用于原位萃取微藻油脂，主要內(nèi)容包括以下四個方面：
　　 (1)以6株不同來源的藍，綠藻為研究對象進行藻種篩選及油脂含量測定方法評價。對稱重法，尼羅紅熒光染色法和FT-IR三種油脂檢測方法進行比較。FT-IR法可同時半定量分析微藻油脂，蛋白質(zhì)及碳水化合物含量，尼羅紅熒光染色法操作簡便，準(zhǔn)確性較高，還可用于脂滴的胞內(nèi)定位，是微藻油脂含量的快速檢測方法。對6株藻油脂含量進行比較，

3、其中鹽水藻Nannochloropsis sp.和淡水藻B.braunii FACHB-357油脂含量較高(＞20％)，可作為生物柴油的制備原料。
　　 (2)對Nannochloropsis sp.和B.braunii FACHB-357進行營養(yǎng)調(diào)控促進油脂合成。通過Plackett-Burman設(shè)計(PBD)篩選出BG11培養(yǎng)基中影響油脂合成的關(guān)鍵營養(yǎng)元素(N、P、Fe)，并運用響應(yīng)面分析方法對兩兩因素交互影響進行分析與評價

4、，以確定最佳因素水平范圍。在此基礎(chǔ)上，建立氮源饑餓后處理法促進Nannochloropsis sp.和B. braunii FACHB-357油脂合成，饑餓處理一周后，油脂含量分別提高至55%和39%，Nannochloropsis sp.油脂產(chǎn)率25.5mgL-1d-1，B.brauniiFACHB-357油脂產(chǎn)率7.4mgL-1d-1。
　　 (3)篩選適于Nannochloropsis sp.和B.braunii FACH

5、B-357原位萃取油脂的生物相容性溶劑。以微藻生長速率和總脫氫酶活力表征溶劑生物相容性，并通過透射電鏡觀察細胞結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，疏水性較高的溶劑（logP＞5.5）對微藻生長具有良好的生物相容性，logP＜5.5的親水性溶劑因破壞微藻細胞膜完整性，致使細胞脫氫酶等重要跨膜蛋白變性失活而對藻體生長有顯著毒性作用。根據(jù)生物相容性，微藻油脂提取率及溶劑回收率，十六烷和十四烷分別篩選為Nannochloropsis sp.和B.braunii

6、 FACHB-357原位萃取用有機溶劑。有機溶劑對B.braunii FACHB-357油脂的萃取機制為提高藻體細胞膜胞吐作用活性，并使細胞壁結(jié)構(gòu)疏松多孔，促進油脂分泌至細胞外并快速萃取至有機相。
　　 (4)建立聚醚砜(PES)中空纖維膜分散溶劑原位萃取Nannochloropsis sp.和B.braunii FACHB-357油脂方法。熒光顯微鏡和透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，B.brauniiFACHB-357具有合成油脂并分泌到胞

7、外形成連續(xù)“球狀壁”的能力，其油脂組分富含C16～C18脂肪酸，其中油酸含量為54.02%，棕櫚酸18.58%，可以作為優(yōu)質(zhì)生物柴油的生產(chǎn)原料。Nannochloropsis sp.油脂組分也富含C16～C18脂肪酸，但細胞壁較厚，不具有油脂分泌至胞外的能力。建立十四烷-水，十六烷-水兩相體系分別原位萃取B.braunii FACHB-357和Nannochloropsis sp.油脂，并通過聚醚砜PES中空纖維膜分散溶劑提高有機相與水