異抗壞血酸鈉對自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)條件下微藻生長產(chǎn)油的影響.pdf

1、通過微藻將CO2生物固定與生物柴油生產(chǎn)相耦合，是一種非常有希望的CO2減排策略。一個限制因素是培養(yǎng)介質(zhì)中積累的高濃度O2(DO)對許多微藻光合作用的抑制作用。傳統(tǒng)除氧方式一般是在培養(yǎng)裝置內(nèi)設(shè)置除氣器或向培養(yǎng)基中大量鼓氣，但是存在高耗、污染風(fēng)險大、低效（因O2由液相向氣相的傳質(zhì)效率不高）等缺點。因此開發(fā)用于微藻生物質(zhì)生產(chǎn)的新型除氧方法十分必要。除了光自養(yǎng)生長外，微藻還存在異養(yǎng)、兼養(yǎng)（混養(yǎng)）等代謝形式，其主要優(yōu)點是藻細(xì)胞密度和產(chǎn)量高。異養(yǎng)生

2、長的培養(yǎng)基與光自養(yǎng)相似，只是需要加入有機(jī)碳。而在兼養(yǎng)生長中，CO2和有機(jī)碳被同步同化，即有氧呼吸和光合代謝同時進(jìn)行。
　　異抗壞血酸鈉（簡稱異VC鈉）是一種新型食品抗氧化劑。目前尚未見到異VC鈉應(yīng)用于微藻培養(yǎng)體系除氧的報道。同時，異VC鈉能否作為異養(yǎng)、兼養(yǎng)的有機(jī)碳源從而促進(jìn)微藻生長尚未可知。本研究首先探討了異VC鈉在3種微藻（普通小球藻、淡水微綠球藻、鹽生杜氏藻）的光自養(yǎng)體系中的除氧效果;隨后，在開放培養(yǎng)體系中分別投加異VC鈉和常

3、見有機(jī)碳源葡萄糖，根據(jù)普通小球藻在培養(yǎng)期間的生物學(xué)和化學(xué)指標(biāo)，分析異VC鈉用于微藻光異養(yǎng)生長的優(yōu)勢及原因;而后，評價了光異養(yǎng)培養(yǎng)結(jié)束時的上清液用于普通小球藻再培養(yǎng)的可行性;最后，對普通小球藻進(jìn)行兩階段培養(yǎng)（第一階段為通空氣并投加異VC鈉的光異養(yǎng)，持續(xù)9d;第二階段為通入10％ CO2的兼養(yǎng)，持續(xù)11d），根據(jù)微藻的生長、固碳、油脂產(chǎn)率和脂肪酸組成，確定在異VC鈉體系中形成的高密度微藻能否顯著提升后期的CO2固定速率以及微藻用于生物柴油生

4、產(chǎn)的潛力。所得到主要結(jié)論如下:
　　(1)投加異VC鈉能夠迅速去除微藻光合作用釋放的O2，但是除氧效果因藻種和劑量而異。對于普通小球藻、淡水微綠球藻的培養(yǎng)體系，異VC鈉最適劑量分別為1G(1.5744 g/200 ml)與0.5G(1.8550 g/200 ml)，可將藻液DO控制在適當(dāng)?shù)牡退綏l件并顯著促進(jìn)微藻生長，培養(yǎng)結(jié)束時生物量分別達(dá)到1.94g·L-1和1.70 g·L-1，是各自對照組的5.88倍與3.15倍。高劑量異V

5、C鈉雖將培養(yǎng)期間的DO始終控制在很低水平（小于1或2 mg·L-1），但是并不適合微藻生長。異VC鈉對鹽生杜氏藻生長具有強(qiáng)烈抑制效應(yīng)，不適于作為該微藻培養(yǎng)體系的除氧劑。
　　(2)在接種普通小球藻并提供光照的開放培養(yǎng)體系中，分別加入等碳量的異VC鈉(3.1488 g/400 ml)和葡萄糖(2.8640 g/400 ml)，后者將培養(yǎng)期間的藻液DO降至2 mg·L-1以下，使光合作用受抑，微藻只能進(jìn)行光異養(yǎng)生長;相反，異VC鈉在控

6、制體系DO處于適宜低水平而促進(jìn)微藻光自養(yǎng)生長的同時，其氧化產(chǎn)物還可作為光異養(yǎng)生長的有機(jī)碳源。相應(yīng)的，藻生物量(1.16 g·L-1)達(dá)到對照組（不加有機(jī)碳源）的8.84倍，也比葡萄糖處理組提高20.6％。因此，開放體系中異VC鈉對普通小球藻生長的促進(jìn)作用優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)碳源葡萄糖。
　　(3)在上述投加有機(jī)碳源的培養(yǎng)體系中，培養(yǎng)結(jié)束時藻液中NO3--N低于5mg·L-1，引起微藻生長停滯。但是，將藻液離心過濾后的上清液按一定體積比(1

7、∶1或1∶3)與新鮮培養(yǎng)基混合后，氮源得以補(bǔ)充，因此能繼續(xù)用于普通小球藻培養(yǎng)。這對于降低微藻培養(yǎng)成本具有重要意義。
　　(4)與持續(xù)20d通入10％ CO2的全自養(yǎng)體系相比，以異VC鈉為有機(jī)碳源對普通小球藻進(jìn)行光異養(yǎng)培養(yǎng)9d后，再通入10％ CO2，微藻將轉(zhuǎn)為以自養(yǎng)為主的兼養(yǎng)生長，平均固碳速率(306 mg·L-1·d-1)為同期光自養(yǎng)生長的5.46倍，表明在光異養(yǎng)方式下生成的高密度微藻可用于CO2高效固定。培養(yǎng)結(jié)束時，光密度、藻