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沼液兼养培养微藻潜力及不同有机碳源影响

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1411-1420页

作者：管会博韩挺张茹菊叶小梅张应鹏奚永兰江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院畜牧研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014

利用沼液培养微藻可在收获藻生物质的同时回收碳、氮、磷养分,是沼液资源化利用极具潜力的途径。与光合自养相比,兼养培养可实现藻生物量快速积累,且对光、碳利用灵活,与透光性不佳的沼液相性较好,但目前缺乏相关研究论证其可行性。本... 详细信息

利用沼液培养微藻可在收获藻生物质的同时回收碳、氮、磷养分,是沼液资源化利用极具潜力的途径。与光合自养相比,兼养培养可实现藻生物量快速积累,且对光、碳利用灵活,与透光性不佳的沼液相性较好,但目前缺乏相关研究论证其可行性。本文首先选取了小球藻Chlorella sp.、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa、栅藻Scenedesmus sp.,以葡萄糖为碳源利用猪粪沼液对3株微藻进行了兼养培养。结果显示,兼养策略可在大幅强化藻生物量积累的同时协同提升沼液污染物去除。其中,Chlorella pyrenoidosa展现出最佳的生物量及养分去除优势,培养7 d生物量可达1.51 g·L^(-1),为光合自养的6.12倍,沼液COD、氨氮、总氮、总磷去除率较自养分别提高了20、36、41个和32个百分点。本研究进一步考察了具备两种典型碳代谢路径的有机碳源(葡萄糖-三羧酸循环,乙酸钠-乙醛酸循环)对Chlorella pyrenoidosa沼液兼养培养的影响,发现葡萄糖相较于乙酸钠更适宜作为沼液兼养培养的有机碳源,且葡萄糖浓度与利用效率呈负相关,1 g·L^(-1)葡萄糖浓度条件下Chlorella pyrenoidosa具有最高的单位有机碳生物量产率。此外,兼养微藻通过代谢葡萄糖可协同提升光合性能,使PSⅡ最大量子产量、实际量子产量、调节性能量耗散量子产量等维持较高水平,既弥补了沼液弱透光下光能不足,也强化了持续光照后的光系统损伤恢复机制。因此,本研究认为以添加1 g·L^(-1)葡萄糖的沼液兼养培养Chlorella pyrenoidosa是克服沼液养藻光衰减等不利因素,强化微藻生物量产量及养分回收效率的有效方式,在畜禽养殖场沼液生物消纳与资源化利用方面有较好的应用前景。

关键词：微藻沼液兼养葡萄糖乙酸钠

兼养反硝化工艺协同处理海产品养殖及其加工废水

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环境工程技术学报 2019年第6期9卷 673-679页

作者：许赞李巍易博王恒琪宋振赫刘佳敏邴修琛梁霄大连海事大学环境科学与工程学院

海产品养殖及其加工废水成分复杂且含盐量大,因此处理难度大。采用兼养反硝化工艺在连续搅拌反应器(CSTR)中对其进行协同处理,以实现碳和氮的同步去除。分析不同盐度时自养和异养反硝化污泥的驯化情况,并研究兼养环境下,进水C N和HRT对... 详细信息

海产品养殖及其加工废水成分复杂且含盐量大,因此处理难度大。采用兼养反硝化工艺在连续搅拌反应器(CSTR)中对其进行协同处理,以实现碳和氮的同步去除。分析不同盐度时自养和异养反硝化污泥的驯化情况,并研究兼养环境下,进水C N和HRT对自养与异养反硝化协同竞争作用的影响。结果表明:自养异养反硝化污泥的3种驯化方式中驯化效率表现为高盐>低盐-高盐>无盐-低盐-高盐,高盐驯化方式利于脱氮系统的快速启动;在兼养环境下,HRT为8.0 h时NO-2的去除负荷和去除率分别可达0.3 kg(m 3·d)和99.7%,C N为5.0时NO-2及COD去除率分别为99.9%和99.0%,HRT为8.0 h和C N为5.0的运行条件更利于兼养系统运行效能的提高。

关键词：兼养硫化物亚硝酸盐高盐水产品加工

兼养小球藻在不同浓度Fe^(3+)培养下的蛋白质组学研究

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海洋科学 2017年第3期41卷 1-7页

作者：刘彩霞顾文辉黄爱优伍松翠张宝玉王广策中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋研究所海洋科学与技术研究发展中心江苏南通226006

为研究小球藻(Chlorella vulgaris)对不同浓度Fe^(3+)的响应,测定了自养和乙酸兼养小球藻在不同浓度Fe^(3+)条件下的生长速率和油脂含量,比较分析了兼养小球藻在不同浓度Fe^(3+)下的蛋白质组表达差异。结果表明,兼养小球藻比自养小球藻... 详细信息

为研究小球藻(Chlorella vulgaris)对不同浓度Fe^(3+)的响应,测定了自养和乙酸兼养小球藻在不同浓度Fe^(3+)条件下的生长速率和油脂含量,比较分析了兼养小球藻在不同浓度Fe^(3+)下的蛋白质组表达差异。结果表明,兼养小球藻比自养小球藻生长速率快,积累的生物量多,在缺铁条件下中性脂含量高。蛋白质组分析显示:在缺铁条件下光合作用相关蛋白含量最低;在缺铁和高浓度铁条件下,热激蛋白、蛋白合成和糖代谢等过程相关蛋白表达都下调,表明缺铁和高浓度铁条件对小球藻的生长都是逆境条件;在缺铁条件下氨基酸代谢相关蛋白表达上调,这可能是由于NO_3~–同化下降,氨基酸合成减少,需要进行氮的回收利用。上述结果表明:在兼养条件下缺铁培养的小球藻可获得较高生物量和中性脂含量;而高浓度铁能促进小球藻生长,但不能提高中性脂含量,对藻细胞也有一定的胁迫效应。

关键词：小球藻(Chlorella vulgaris) 兼养乙酸盐铁离子蛋白质组

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卡德藻自养、异养与兼养培养的比较研究

青岛海洋大学学报（自然科学版） 2002年第4期32卷 579-584页

作者：刘晨临王秀良张学成青岛海洋大学生命学院青岛266003

本文对卡德藻在自养、异养和兼养培养条件下的比生长速率、细胞密度、细胞色素组成及脂肪酸组成等方面进行了比较研究。兼养卡德藻的细胞密度大于自养条件和异养条件下细胞密度之和。兼养培养的卡德藻比生长速率是自养的 2倍 ,异养的 1.... 详细信息

本文对卡德藻在自养、异养和兼养培养条件下的比生长速率、细胞密度、细胞色素组成及脂肪酸组成等方面进行了比较研究。兼养卡德藻的细胞密度大于自养条件和异养条件下细胞密度之和。兼养培养的卡德藻比生长速率是自养的 2倍 ,异养的 1.3倍。兼养和异养生长的对数期较自养的长。光合自养培养卡德藻最适光强为 10 0 0 0 lx,而兼养培养最适光强范围为 10 0 0～ 2 0 0 0 lx。在自养和兼养培养时亚油酸的含量很高 ,自养和兼养状态下分别为 16 .6 %和 17.4 9%。 EPA合成的量较低。异养藻的多不饱和脂肪酸的产量较自养藻和兼养藻要低。兼养藻细胞光合色素组成和含量与自养藻细胞的基本一致 ,但在异养条件下藻细胞色素组成发生明显改变。

关键词：卡德藻自养异养兼养比生长速率细胞密度细胞色素

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硫酸盐对废水兼养脱硫反硝化的影响

大连海事大学学报 2011年第4期37卷 121-123页

作者：李巍林建国大连海事大学环境科学与工程学院辽宁大连116026

为提高废水脱硫反硝化工艺的抗冲击能力,明确预处理残留物硫酸盐的影响机制,采用序批式平行实验处理含有硫化物、有机物、硝酸盐和亚硝酸盐的废水,逐渐提高进水硫酸盐浓度,探讨各种污染物的去除规律.结果表明,随着硫酸盐浓度的增加,硫... 详细信息

为提高废水脱硫反硝化工艺的抗冲击能力,明确预处理残留物硫酸盐的影响机制,采用序批式平行实验处理含有硫化物、有机物、硝酸盐和亚硝酸盐的废水,逐渐提高进水硫酸盐浓度,探讨各种污染物的去除规律.结果表明,随着硫酸盐浓度的增加,硫化物的去除率逐渐减小,但有机物的去除率却逐渐增大且硝酸盐和亚硝酸盐的去除未有明显变化;较高浓度硫酸盐(450 mg/L)利于硫化物的不完全氧化,且不会对废水脱硫反硝化产生明显冲击.

关键词：脱硫反硝化硫酸盐硫化物兼养

兼养反硝化脱硫UASB工艺快速启动运行研究

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工业水处理 2015年第11期35卷 52-55页

作者：吴鹏张诗颖黄俊沈耀良宋吟玲苏州科技学院环境科学与工程学院江苏苏州215009 江苏省环境科学与工程重点实验室江苏苏州215009

为了缩短兼养反硝化脱硫工艺的启动周期,以UASB接种普通厌氧颗粒污泥作为兼养反硝化脱硫工艺,通过初期添加过量硝酸盐减轻自养微生物与异养微生物对共同电子受体的竞争作用。结果表明,反应器运行10 d时,各污染物去除率均达到了较高水平... 详细信息

为了缩短兼养反硝化脱硫工艺的启动周期,以UASB接种普通厌氧颗粒污泥作为兼养反硝化脱硫工艺,通过初期添加过量硝酸盐减轻自养微生物与异养微生物对共同电子受体的竞争作用。结果表明,反应器运行10 d时,各污染物去除率均达到了较高水平。兼养反硝化脱硫UASB工艺在53 d内成功启动。控制n(C)∶n(N)∶n(S)=1∶1∶1有利于兼养反硝化工艺单质硫的产生及使产物停留在单质硫阶段,单质硫产率达到83%左右。

关键词：兼养反硝化脱硫启动

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兼养培养下蛋白小球藻油脂积累特性的研究

兼养培养下蛋白小球藻油脂积累特性的研究

作者：刘丽君北京林业大学

学位级别：硕士

近年来,由于能源危机与温室效应的挑战,清洁且可再生的微藻能源得到了广泛的关注。能源微藻具有光合作用效率高、生长速率快和油脂产率高等优点,是制备生物柴油的理想原料。但是微藻培养和收集过程对于水资源、营养物质和能量的消耗,提... 详细信息

近年来,由于能源危机与温室效应的挑战,清洁且可再生的微藻能源得到了广泛的关注。能源微藻具有光合作用效率高、生长速率快和油脂产率高等优点,是制备生物柴油的理想原料。但是微藻培养和收集过程对于水资源、营养物质和能量的消耗,提高了生产成本,限制了微藻能源的工业化发展。利用污水培养微藻能够有效地降低培养成本,同时对污水进行处理。本文建立并优化了尼罗红-三维荧光光谱法(3D-EEM)&荧光区域体积分法(FRI),考察了蛋白小球藻(C pyrenoidosa)在醋酸盐、醋酸盐和铵态氮以及模拟废水(ABR)和实际废水(DW)兼养培养过程中的生长特性、油脂积累过程和有机碳源与营养元素的利用情况,并对三者之间的关系进行了研究,同时结合气相色谱质谱仪(GC-MS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对油脂脂肪酸和胞内的生化组分进行分析比较。3D-EEM表明,中性脂的激发光(λEx)和发射光(λEm)波长为525 nm/580 nm,荧光区域为(λEx/λEm=480～540nm/550～600 nm)。尼罗红-三维荧光光谱法的最适条件为:反应时间为2 min,藻液OD680为0.2～0.5,尼罗红和二甲基亚砜的最佳终浓度(体积分数)分别为0.5 μg/mL和10%。兼养条件下,醋酸钠作为有机碳源可以较好地协调C pyrenaoidos生长和油脂积累之间的矛盾,同时促进生物量、中性脂含量和总脂产量的积累,且均显著高于自养条件下的对照样(P养12天后,5 g/L组胞内中性脂含量是自养模式下对照的4.5倍,生物量和总脂产率分别是对照的2.1倍和3.1倍。醋酸盐和铵态氮兼养培养下,不仅可以使藻液的pH稳定在8.5～9.5,还能够显著提高生物量产率和总脂产率,且两者均随铵态氮浓度的增加先增加后减小,并在0～50 mg/L时达到最大。此外,醋酸钠浓度的升高促进了藻细胞对高浓度铵态氮的吸收利用率和耐受程度以及中性脂的持续积累。当醋酸钠从0增至2和5 g/L,藻细胞对500 mg/LNH4+-N的利用率从4.73%增至43.06%和47.74%。添加10 g/L醋酸钠后,藻细胞可利用500 mg/L铵态氮进行兼养生长,中性脂持续积累并在12天后达到最大(3.05 mg/109cells)。***能够利用废水兼养生长,同时实现废水中污染物的去除与生物量和油脂的积累。接种后12天,藻细胞迅速生长,对ABR中COD和NH4+-N的利用率分别达到93.7%和80.9%。培养30天后,ABR组的中性脂含量为1.09 mg/109cells,分别是对照和DW组的2.2和1.5倍。GC-MS的结果表明,***的油脂脂肪酸以C16和C18两类为主。与自养条件下的对照相比,兼养模式下油脂脂肪酸以饱和脂肪酸C16:0和多不饱和脂肪酸C18:1、C18:2为主,且含有较低含量的C18:3,其油脂具有较低的不饱和度、较好的抗氧化性、一定的低温流动性和燃烧品质,具备开发成为生物柴油的潜力。

关键词：兼养蛋白小球藻油脂积累尼罗红-三维荧光光谱区域体积分

三角褐指藻甘油兼养条件下甘油激酶的功能研究

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四川大学学报（自然科学版） 2015年第1期52卷 144-148页

作者：陈波黄龙郭婷卿人韦四川大学生命科学学院成都610064

本研究利用RT-PCR结合RACE方法扩增出了三角褐指藻甘油激酶(PtrGK)基因全长cDNA序列,其完整ORF为2079bp,编码692个氨基酸.基于上述序列构建了甘油激酶原核表达载体.构建反向互补RNA干扰载体并转化野生型三角褐指藻,得到含有甘油激酶反... 详细信息

本研究利用RT-PCR结合RACE方法扩增出了三角褐指藻甘油激酶(PtrGK)基因全长cDNA序列,其完整ORF为2079bp,编码692个氨基酸.基于上述序列构建了甘油激酶原核表达载体.构建反向互补RNA干扰载体并转化野生型三角褐指藻,得到含有甘油激酶反向互补干扰结构的转基因藻.研究表明:其甘油激酶表达水平、利用某油速率和细胞分裂速度都较野生型藻有了较大程度的下降.说明甘油激酶对三角褐指藻甘油兼养生长的重要作用.

关键词：三角褐指藻:甘油激酶兼养 RNAi 生物能源

兼养三角褐指藻高产岩藻黄素关键影响因子优化与系统评价

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兼养三角褐指藻高产岩藻黄素关键影响因子优化与系统评价

作者：杨泽雄华南理工大学

学位级别：硕士

岩藻黄素（fucoxanthin）是一类广泛存在于自然界中的类胡萝卜素,因存在丙二烯结构、单环氧基等特殊基团,具有抗氧化、抗肥胖、抗炎症、抗癌和抗肿瘤、抗糖尿病、肝脏保护、抗阿尔兹海默症等多种生物活性和潜在治疗效果。目前商业化生... 详细信息

岩藻黄素（fucoxanthin）是一类广泛存在于自然界中的类胡萝卜素,因存在丙二烯结构、单环氧基等特殊基团,具有抗氧化、抗肥胖、抗炎症、抗癌和抗肿瘤、抗糖尿病、肝脏保护、抗阿尔兹海默症等多种生物活性和潜在治疗效果。目前商业化生产主要从大型褐藻中提取岩藻黄素,存在原料含量极低(0.02～1.01 mg g)、提取困难、操作复杂、生产成本高等难题,难以满足国际市场需求。海洋硅藻—三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）具有生长快、规模培养、岩藻黄素含量高且方便提取等优势,被认为是代替大型褐藻生产藻基岩藻黄素的最好物种。本文针对兼养三角褐指藻高产岩藻黄素的关键影响因子,首先在摇瓶系统中对多种碳源及其浓度组合、多种植物激素及其浓度组合、类植物激素—木质素磺酸钙浓度进行了优化;随后将分别优化后的上述组合进行再组合比较研究,系统评价后确定最佳组合;在5 L光发酵罐中进行放大验证,实现了三角褐指藻光发酵高产生产岩藻黄素。主要研究结果如下:1.在摇瓶中系统研究了多种碳源组合对兼养细胞生长和生产岩藻黄素的影响。结果表明,多种碳源组合比单一碳源更有利于兼养细胞生长和积累岩藻黄素,最佳组合为:9.2 g L甘油、0.05 g L葡萄糖和0.315 g L碳酸氢钠。使用该组合碳源,兼养细胞密度、生物量浓度、岩藻黄素含量和产率分别达到1.06×10～8 cells m L、3.72 g L、12.37mg g和3.83 mg L d,与单一碳源(9.2 g L甘油)相比,分别显著提高了8.81%、4.20%、3.95%和8.19%（p兼养细胞生长和生产岩藻黄素的影响。结果表明,与单一植物激素相比,多种植物激素组合具有协同促进效果,更有利于兼养细胞生长和岩藻黄素积累,最佳组合为:0.37 mg L吲哚乙酸（IAA）和0.4mg L水杨酸（SA）。使用该组合,兼养细胞密度、生物量浓度、岩藻黄素含量和产率分别达到1.05×10～8 cells m L、3.94 g L、13.81 mg g和4.53 mg L d,与未添加植物激素相比分别显著提高了6.35%、10.36%、9.43%和18.90%（p兼养细胞生长和积累三种高值产物（岩藻黄素、二十碳五烯酸和金藻昆布多糖）的影响。结果表明,木质素磺酸钙可作为一种类植物激素促进兼养细胞生长和三种高值产物的积累,最佳添加浓度为:10mg L。在该浓度下,细胞密度和生物量浓度分别达到1.00×10～8 cells m L和3.99 g L;岩藻黄素含量和产率分别达到12.40 mg g和4.12 mg L d;二十碳五烯酸含量和产率以分别达到28.36 mg g和9.42 mg L d;金藻昆布多糖含量和产率分别达到169.28 mg g和55.24 mg L d。其中,细胞密度、岩藻黄素含量和产率、金藻昆布多糖含量和产率与未添加木质素磺酸钙相比,分别显著提高了7.51%、11.51%、14.76%、14.09%和16.31%（p兼养细胞生长和生产岩藻黄素的协同影响,并在5 L发酵罐中进行了放大验证。结果表明,上述优化组合条件进行再组合后,能够显著提高兼养细胞生长,促进岩藻黄素高效积累,最佳再组合为:10 mg L木质素磺酸钙和植物激素组合(10 mg L吲哚乙酸和0.4 mg L水杨酸)。使用该组合条件,5L发酵罐中兼养细胞密度、平均比生长速率、生物量浓度和产率、岩藻黄素含量和产率均达到最大值,分别为1.20×10～8 cells m L、0.25 d、4.17 g L、367.09 mg L d、16.61mg g和6.93 mg L d,与优化前（未添加木质素磺酸钙和组合植物激素）相比分别显著提高了15.00%、25.00%、17.80%、28.42%、40.05%和65.00%（p<0.05）,与摇瓶中结果相比放大效果显著。

关键词：岩藻黄素三角褐指藻兼养碳源植物激素