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，但由于原料嚴重不足制約了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。微藻生長繁殖快，油脂產(chǎn)率高，可利用非農(nóng)用地進行工廠化生產(chǎn)，作為生物柴油的原料具有諸多優(yōu)點。國內(nèi)外培養(yǎng)產(chǎn)油微藻均采用分批培養(yǎng)模式，細胞生長和油脂積累分兩步先后完成，油脂積累時細胞生長受到嚴重抑制，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)中的一個技術難題。打破這一技術瓶頸，實現(xiàn)微藻同步生長和產(chǎn)油，對于提高微藻產(chǎn)油效率，推動微藻生物柴油的產(chǎn)業(yè)化進程具有重要意義。
中國科學院武漢植物園植物生物技術學科組博士研究生溫小斌在研究員李夜光指導下，開展微藻高效產(chǎn)油模式研究，利用連續(xù)培養(yǎng)(continuous?culture)，通過控制氮源比輸入速率（specific?nitrate?input?rate），成功實現(xiàn)了小球藻同步生長與產(chǎn)油，建立了“一步法”?（one-step?production）產(chǎn)油模式。首先對一株具有應用潛力的產(chǎn)油微藻-蛋白核小球藻Chlorella?pyrenoidosa?XQ-20044進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，且不以犧牲生長速率和生物質(zhì)干重為代價。進一步采用連續(xù)培養(yǎng)方式，在恒定的溫度、光照強度、pH值、CO2供應等條件下在柱式光反應器中培養(yǎng)小球藻Chlorella?pyrenoidosa?XQ-20044。當稀釋速率為0.48-1.44?d-1時，小球藻以0.48-1.44d-1的生長速率達到穩(wěn)定生長狀態(tài)（Steady-state），同時胞內(nèi)三?；视偷暮匡@著提高，即迅速生長的小球藻細胞亦可積累油脂，調(diào)控這一同步生長和油脂積累的關鍵因素是氮源（硝態(tài)氮）比輸入速率。在實驗條件下，適合于C.?pyrenoidosa?XQ-20044同步生長與產(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%，細胞脂肪酸組成沒有顯著差異。這一研究結果展示了微藻同步生長與產(chǎn)油的可行性與巨大潛力，為提高微藻產(chǎn)油效率開辟了一條新的途徑。
該研究獲得國家自然科學基金和國家“863”項目支持。相關研究論文發(fā)表于Bioresource?Technology(doi:10.1016/j.biortech.2014.03.077).
