不同稀釋速率條件下蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa XQ-20044恒化培養(yǎng)的生物質(zhì)產(chǎn)率及總脂產(chǎn)率
生物柴油是一種環(huán)保型可再生能源，但由于原料嚴(yán)重不足制約了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。微藻生長(zhǎng)繁殖快，油脂產(chǎn)率高，可利用非農(nóng)用地進(jìn)行工廠(chǎng)化生產(chǎn)，作為生物柴油的原料具有諸多優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外培養(yǎng)產(chǎn)油微藻均采用分批培養(yǎng)模式，細(xì)胞生長(zhǎng)和油脂積累分兩步先后完成，油脂積累時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，從而不可避免地降低了油脂產(chǎn)率，成為微藻生物柴油研發(fā)中的一個(gè)技術(shù)難題。打破這一技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)微藻同步生長(zhǎng)和產(chǎn)油，對(duì)于提高微藻產(chǎn)油效率，推動(dòng)微藻生物柴油的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程具有重要意義。
中國(guó)科學(xué)院武漢植物園植物生物技術(shù)學(xué)科組博士研究生溫小斌在研究員李夜光指導(dǎo)下，開(kāi)展微藻高效產(chǎn)油模式研究，利用連續(xù)培養(yǎng)(continuous?culture)，通過(guò)控制氮源比輸入速率（specific?nitrate?input?rate），成功實(shí)現(xiàn)了小球藻同步生長(zhǎng)與產(chǎn)油，建立了“一步法”?（one-step?production）產(chǎn)油模式。首先對(duì)一株具有應(yīng)用潛力的產(chǎn)油微藻-蛋白核小球藻Chlorella?pyrenoidosa?XQ-20044進(jìn)行了分批及氮源流加-分批培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該藻種能夠在適度的氮脅迫條件下積累油脂，且不以犧牲生長(zhǎng)速率和生物質(zhì)干重為代價(jià)。進(jìn)一步采用連續(xù)培養(yǎng)方式，在恒定的溫度、光照強(qiáng)度、pH值、CO2供應(yīng)等條件下在柱式光反應(yīng)器中培養(yǎng)小球藻Chlorella?pyrenoidosa?XQ-20044。當(dāng)稀釋速率為0.48-1.44?d-1時(shí)，小球藻以0.48-1.44d-1的生長(zhǎng)速率達(dá)到穩(wěn)定生長(zhǎng)狀態(tài)（Steady-state），同時(shí)胞內(nèi)三?；视偷暮匡@著提高，即迅速生長(zhǎng)的小球藻細(xì)胞亦可積累油脂，調(diào)控這一同步生長(zhǎng)和油脂積累的關(guān)鍵因素是氮源（硝態(tài)氮）比輸入速率。在實(shí)驗(yàn)條件下，適合于C.?pyrenoidosa?XQ-20044同步生長(zhǎng)與產(chǎn)油的硝酸鈉比輸入速率為0.78-4.56?mmol?g-1?DW?d-1，油脂產(chǎn)率最高達(dá)到144.93?mg?L-1d-1，與相同條件下分批培養(yǎng)相比，油脂產(chǎn)率提高了48%，細(xì)胞脂肪酸組成沒(méi)有顯著差異。這一研究結(jié)果展示了微藻同步生長(zhǎng)與產(chǎn)油的可行性與巨大潛力，為提高微藻產(chǎn)油效率開(kāi)辟了一條新的途徑。
該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家“863”項(xiàng)目支持。相關(guān)研究論文發(fā)表于Bioresource?Technology(doi:10.1016/j.biortech.2014.03.077).
