高产油异养小球藻的ARTP诱变育种及其发酵液上清液回用的试验研究

发布时间：2020-06-03 05:53

【摘要】：本研究采用常压室温等离子(ARTP)体诱变技术对异养小球藻进行诱变育种,以期获得产油量较高的优良藻株。采用异养小球藻发酵液上清液作为配料用水对其含有的营养物质循环利用,可有效降低异养小球藻生产生物柴油的成本。本实验从对异养小球藻的藻种选育、发酵液上清液的循环利用、发酵工艺优化等方面进行了系统的研究:(1)通过ARTP诱变技术筛选出遗传稳定性好油脂含量较高的藻株;(2)确定了异养小球藻的最佳采收时间;(3)发酵液上清液回用比例的研究;(4)优化培养基中酵母粉、K_2HPO_4、MgSO_4、微量元素等营养盐的组成;(5)对发酵工艺参数pH、温度、装料量、光照强度进行优化;(6)通过50 L发酵罐放大试验对上述试验结果进行验证。1.采用ARTP等离子诱变方法对异养小球藻进行诱变,以照射时间作为自变量,以致死率90%为阈值确定最适的诱变时间为50 s。在平板培养基中以菌落的颜色为初步筛选指标,最终在摇瓶发酵末期对藻细胞内的油脂进行提取并对其质量体积浓度进行测定,以候选藻株为出发藻株进行诱变筛选。结果表明,ARTP诱变条件下异养小球藻诱变株的正突变率为0.8%,得到的突变株的油脂含量比原始菌株高5.4%。并确定了异养小球藻摇床发酵的最佳采集时期为稳定期第108 h,单位菌体质量可达到最大值11.2 g/L。2.以筛选出的目标藻株为藻种来源,采用发酵液上清液作为配料用水,通过回用比例的试验、单因素试验与L_9(3~4)正交试验进行发酵配方的优化;采用单因素试验进行发酵参数的优化,进而考察了利用上清液培养异养小球藻的可行性。结果表明,发酵液上清液回用比例占总发酵液的30%时处理效果最佳,在此基础上进行发酵培养基优化和发酵工艺参数优化,结果如下:酵母粉2 g/L、K_2HPO_4 0.3 g/L、MgSO_4 0.2 g/L、微量元素母液0.5 mL、pH值7、发酵温度30℃、装料量50%、光照强度7000 lx。3.在以筛选出的目标藻株为藻种来源,发酵液上清液回用比例为30%,酵母粉2g/L、K_2HPO_4 0.3 g/L、MgSO_4 0.2 g/L、微量元素母液0.5 mL、pH值7、发酵温度30℃、装料量50%、光照强度7000 lx的基础上,进行50 L发酵罐放大试验,发酵240 h下罐时异养小球藻细胞内积累的油脂含量较对照组高约5.4%,上清液一次回用的质量体积浓度较对照组高约71%,二次、三次循环回用积累的质量体积浓度依次降低,但仍比对照组高,通过核算可知,通过上清液的循环使用,可以节约30%的用水量、40%的营养物质用量并且减少了环境污染。
【图文】：

异养,小球藻,油脂含量,生长周期

100 100 -TP 诱变后高产油异养小球藻藻种的筛选异养小球藻最佳采样时期的确定小球藻出发藻株生长周期内油脂含量的积累情况如图 3-1 所示，最基中时，异养小球藻的油脂积累速率较低，此时异养小球藻细胞处h），细胞需要调节自身内部条件以适应外界环境，进而激活异养小合成途径；当到达对数期（24~84 h）时，，异养小球藻的生长、代过程均在进行，此时，大量营养物质需要被细胞吸收，因此此过程最佳时期；当细胞生长进入稳定期（84~108 h）时，异养小球藻细细胞内营养物质较为富足，因此这一时期异养小球藻细胞内油脂含大值。因而采收异养小球藻提取胞内油脂的最佳时期为异养小球藻h 时。

示意图,油脂含量,诱变,突变株

高产油异养小球藻的 ARTP 诱变育种及其发酵液上清液回用的试验研究RTP 诱变后异养小球藻藻株油脂含量的动态变化小球藻经过 ARTP 诱变后，在固体斜面培养基中挑选单藻落至 1 L 三角瓶培养，当异养小球藻生长到稳定期后，测定其质量体积浓度和油脂含量。RTP 诱变后测得的油脂提取率，进而对高油脂异养小球藻藻种进行筛选。图 3-2 可知：ARTP-N1 为出发藻株，在分离筛选出的 12 株 ARTP 诱变后其中有 5 株藻株的油脂含量较原始的藻株高，分别记做 ARTP-N3、ARTP-N8、ARTP-N9、ARTP-N11，5 株藻株的正突变率均达到了 42%，在 5 株发异养小球藻藻株中筛选出 3 株油脂含量最高的藻株，分别记做 ARTP-N6、ARTP-N8，油脂含量分别比原始藻株提高了 4.3%、3.6%、5.4%，选取进行试验，测定其生长曲线并与出发藻株相比较。
【学位授予单位】：南阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE667;TQ920.6

【相似文献】