氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0519

生物技术通报 ›› 2017, Vol. 33 ›› Issue (11): 160-165.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0519

氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响

程蔚兰, 邵雪梅, 宋程飞, 史飞飞, 季春丽, 李润植

山西农业大学分子农业与生物能源研究所,太谷 030801

收稿日期:2017-06-22 出版日期:2017-11-26 发布日期:2017-11-22
作者简介:程蔚兰,女,硕士研究生,研究方向：微藻生物能源;E-mail：503491969@qq.com
基金资助:
国家“948”项目（2014-Z39）,山西省煤基重点科技攻关项目（FT-2014-01）,山西省重点研发计划重点项目（201603D312005）

Effects of Nitrogen Stress on Growth and Oil Accumulation of Chlorella emersionii

CHENG Wei-lan, SHAO Xue-mei, SONG Cheng-fei, SHI Fei-fei, JI Chun-li, LI Run-zhi

Institute of Molecular Agriculture & Bioenergy,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801

Received:2017-06-22 Published:2017-11-26 Online:2017-11-22

摘要/Abstract

摘要： 以生长快、可除污的埃氏小球藻株系SXND-25为试材,研究不同氮浓度培养条件对其生物量和油脂产量的影响,以期建立优化培养体系利用该株小球藻生产优质生物燃油。以硝酸钠为氮源、BG11培养基中的氮浓度为基准（1.5 g/L）,设置氮浓度梯度对小球藻进行培养。通过光密度测定、尼罗红染色、转酯化法抽提油脂和GC分析,对小球藻生物量、油脂含量及脂肪酸组分进行分析。结果显示,培养8 d时,在氮浓度为1.5 g/L时,生物量达到最大,干重为3.4 g/L,而油脂含量仅为28.24%,油脂产量为0.96 g/L;在氮浓度为0 g/L时生物量最小,干重为0.49 g/L,而油脂含量最高,为44.57%,油脂产量为0.22 g/L;在氮浓度为0.75 g/L时,干重为3.2 g/L,油脂含量为40.36%,油脂产量最高为1.3 g/L,是标准氮浓度下油脂产量的1.4倍。0.75 g/L氮浓度下连续培养8 d,藻油脂肪酸组成更适于制取优质生物柴油。综合生物量、油脂含量及脂肪酸组成等指标,确定0.75 g/L氮浓度为该埃氏小球藻株系规模化培养以生产优质生物燃油的优化参数。

关键词: 埃氏小球藻（Chlorella emersionii）, 缺氮培养, 生物量, 油脂积累, 脂肪酸组成

Abstract: Fast-growing Chlorella emersionii strain SXND-25 with great ability of purifying waste water was used as the target microalgae to investigate the effects of culture condition under varied nitrogen（N）concentration on microalgae biomass and oil yield,aiming at establishing an optimized culture system of such valued chlorella for commercial production of high quality biofuels. BG11 medium was used as the standard medium containing NaNO₃ as nitrogen（N）source（1 N）. This new strain of C. emersionii was continuously cultured in the medium containing different nitrogen concentrations in the medium set as 0 g/L（0 N）,0.375 g/L（1/4 N）,0.75 g/L（1/2 N）,1.125 g/L（3/4 N）,and 1.5 g/L（1 N）,respectively. The biomass,oil content and fatty acid composition of the microalgae were analyzed by means of optical density measurement,Nile red staining,direct ester extraction of oil and GC analysis. When cultured in 1 N-medium for 8 d,the C.emersionii increased its biomass up to the maximum level with 3.4 g/L dry weight（DW）,whereas oil content was only 28.24% of DW,with 0.96 g/L oil yield on average. Culture of 8 days at 0 N-medium led to the minimum biomass of the C.emersionii with 0.49 g/L DW,but the highest level of oil accumulation（44.57% of DW）and small average oil yield（0.22 g/L）. Notably,cultivation of 8 d in 1/2 N-medium resulted in the C. emersionii to achieve high biomass（3.2 g/L DW）and moderate oil contents（40.36% of DW）,but the highest oil yield of 1.3 mg/L on average. which was 1.4 folds of oil yield cultured in the standard medium（1 N）. Moreover,the fatty acid profile in the Chlorella cultured in 1/2 N-medium for 8 d was detected to be more suitable for production of high-quality biodiesel. In conclusion,comprehensive analysis of various indexes including biomass,oil content and oil yield per unit demonstrates that 0.75 g/L nitrogen concentration can be used as an optimized parameter for developing an effective cultivation system of this special Chlorella strain in producing high-quality biodiesel at large scale.

Key words: Chlorella emersionii, nitrogen-deficient cultivation, biomass, oil accumulation, fatty acid components

程蔚兰, 邵雪梅, 宋程飞, 史飞飞, 季春丽, 李润植. 氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响[J]. 生物技术通报, 2017, 33(11): 160-165.

CHENG Wei-lan, SHAO Xue-mei, SONG Cheng-fei, SHI Fei-fei, JI Chun-li, LI Run-zhi. Effects of Nitrogen Stress on Growth and Oil Accumulation of Chlorella emersionii[J]. Biotechnology Bulletin, 2017, 33(11): 160-165.

参考文献

[1] 赵卓, 李定国, 张玉霞. 不同光强和光质对室内小球藻生长的影响[J]. 化工管理, 2015（20）：186.
[2] 塔依尔, 宋于洋, 周源. 气象因子变化对沙棘速生期和果实成熟期光合速率的影响[J]. 西北林学院学报, 2006（5）：37-39.
[3] 袁程. 微藻生产生物柴油评价及其高产条件的优化[D]. 保定：河北农业大学, 2011.
[4] 丁彦聪, 高群, 刘家尧, 等. 环境因子对小球藻生长的影响及高产油培养条件的优化[J]. 生态学报, 2011（18）：5307-5315.
[5] 张敬键, 展望, 李爱芬, 等. 不同硝酸钠浓度对多形拟绿球藻和模式拟绿球藻生长及脂类积累的影响[J]. 热带海洋学报, 2013（1）：64-69.
[6] Kumaresan V, Nizam F, Ravichandran G, et al. Transcriptome changes of blue-green algae, Arthrospira sp. in response to sulfate stress[J]. Algal Research, 2017, 23：96-103.
[7] 沈雄, 焦媛媛, 朱葆华, 等. 培养基限氮和添加钨酸钠对微拟球藻脂肪酸组成的影响[J]. 海洋湖沼通报, 2011（4）：78-82.
[8] Breuer G, Lamers PP, Martens DE, et al. The impact of nitrogen starvation on the dynamics of triacylglycerol accumulation in nine microalgae strains[J]. Bioresource Technology, 2012, 124：217-226.
[9] 陈林, 张维, 刘天中, 等. 两步法催化高酸价微藻油脂制备生物柴油[J]. 生物质化学工程, 2011（3）：1-7.
[10] 朱云龙. 具有气液分离膜的光生物反应器内微藻吸附生长及CO 2 固定特性研究[D]. 重庆：重庆大学, 2014.
[11] 江怀真, 张维, 刘天中, 等. 氮、磷浓度对小球藻生长及油脂积累的影响[J]. 食品工业科技, 2011, 32（6）：204-211.
[12] 刘金丽, 王俊峰, 刘天中, 等. 缺氮条件对栅藻油脂积累与光合作用的影响[J]. 海洋科学, 2013（7）：13-19.
[13] 赵萍. 三角褐指藻富油培养条件的优化及活性物质分析[D]. 烟台：鲁东大学, 2013.
[14] 廖启斌, 李文权, 陈清花, 等. 营养盐对三角褐指藻脂肪酸含量和百分组成的影响[J]. 海洋环境科学, 2000, 19（2）：6-9.
[15] 梁英, 麦康森, 孙世春. 硝酸钠浓度对三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）MACC/ B226 生长及脂肪酸组成的影响[J]. 海洋科学, 2002, 26（5）：48-51.

氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响

Effects of Nitrogen Stress on Growth and Oil Accumulation of Chlorella emersionii

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李苑虹, 郭昱昊, 曹燕, 祝振洲, 王飞飞. 外源植物激素调控微藻生长及目标产物积累研究进展[J]. 生物技术通报, 2023, 39(6): 61-72.
[2]	罗义, 张丽娟, 黄伟, 王宁, 吾尔丽卡·买提哈斯木, 施宠, 王玮. 一株耐铀菌株的鉴定及其促生特性研究[J]. 生物技术通报, 2023, 39(5): 286-296.
[3]	李昕悦, 张金方, 徐小健, 路福平, 李玉. 芽胞形成相关基因缺失对解淀粉芽胞杆菌生物量及胞外酶表达的影响[J]. 生物技术通报, 2021, 37(3): 35-43.
[4]	张丹, 王楠, 李超, 谢旗, 唐三元. 甜高粱——一种优质的饲料作物[J]. 生物技术通报, 2019, 35(5): 2-8.
[5]	张靖洁, 段露露, 程蔚兰, 季春丽, 崔红利, 李润植. 菌藻共生提高小球藻生物量和产油率[J]. 生物技术通报, 2019, 35(5): 76-84.
[6]	王楠, 陈诚轩, 谢鹏, 李晓, 李超, 唐三元, 谢旗. 甜高粱作为反刍动物饲料的最佳收获期的研究[J]. 生物技术通报, 2018, 34(10): 100-107.
[7]	孟歌, 郑飞, 刘红霞, 司静, 崔宝凯. 锦带花纤孔菌液体培养过程中的抗氧化活性[J]. 生物技术通报, 2016, 32(9): 140-148.
[8]	陈传红, 吴洪, 李青, 尹顺吉, 罗少敬, 崔春莉. 三株栅藻属藻株光合自养产油脂的比较研究[J]. 生物技术通报, 2016, 32(6): 238-243.
[9]	韩冰, 杨琴, 崔清华. 斯达油脂酵母中自噬与油脂积累的关联性分析[J]. 生物技术通报, 2015, 31(2): 208-216.
[10]	邓伟,桂小华,汪桂林,姚杰,闫云君. 利用毕赤酵母发酵废液培养原始小球藻的研究[J]. 生物技术通报, 2014, 0(9): 142-148.
[11]	姚庆收, 姜吉刚, 武玉永, 梁乘榜. 培养基种类对花生毛状根株系生物量和白藜芦醇含量的影响[J]. 生物技术通报, 2014, 0(5): 174-178.
[12]	李晨, 赫荣琳, 武改红, 马立娟, 路福平, 陈树林. 四种测定纤维素酶发酵过程生物量方法的比较[J]. 生物技术通报, 2013, 0(1): 198-202.
[13]	曹春蕾;崔宝凯;戴玉成;. 桑木层孔菌液体培养条件的研究[J]. , 2012, 0(02): 176-181.
[14]	汪开治. 台湾省发现红藻藻丝体可用于生产二十碳五烯酸[J]. , 2003, 0(06): 56-56.
[15]	陈洪章;李佐虎. 纤维素原料微生物与生物量全利用[J]. , 2002, 0(02): 25-29.