微生物科研团队在微藻营养生理与培养技术研究方面取得系列进展

时间:2015-03-02浏览:61设置

         微藻是一类系统发生各异、个体较小、通常为单细胞或群体的,能进行光合作用(部分为异养或混养)的水生(或陆生、气生、共生)低等植物。随着生物质新能源和多样化、新型生物基产品开发的迫切需求,微藻生物技术产业重新得到了世界各国政府和科研人员的普遍关注。鉴于其具有生物量大、光合效率高、生长周期短、油脂含量高、培养要求低和环境友好等突出优点,加之微藻细胞的培养可以实现污染水体的深度净化、高效生物固定二氧化碳与高价值生物质生产的多项耦合,这一生物有机体被认为是新产品开发和应用的新秀。

           微生物科研团队自2008年以来,先后开展了针对微藻(小球藻、葡萄藻)自养、混合营养和异养营养生理与高密度培养技术的系列研究工作。该领域的最新研究成果发表在2015年第3期《微生物学报》期刊上。该成果系统研究了自养、混养和异养3种营养方式对真核模式微藻———普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性、细胞生化组分和碳代谢途径关键酶活性的影响。研究结果显示,C.vulgaris依次经自养至混养和异养的培养方式转变中,藻细胞的可溶性糖和油脂含量显著提高,油脂中C16、C18不饱和脂肪酸的相对含量降低,而饱和脂肪酸的含量升高;蛋白质含量、光合色素含量显著下降,18种氨基酸的相对含量也呈下降趋势;葡萄糖的添加可抑制藻细胞吸收和积累除碳元素以外的其他测试元素。在添加葡萄糖的前提下,光照可促进藻细胞的生长量、不饱和脂肪酸和氨基酸,以及除碳元素以外的其他测试参数增加。对微藻胞外碳酸酐酶和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的活性分析结果表明,异养和混养直接影响C.vulgaris的碳代谢途径。研究表明,光源和葡萄糖的供给与否直接影响C.vulgaris的生长代谢和生化组分合成,葡萄糖的添加在显著促进藻细胞生物量积累的同时,刺激碳素(糖类和油脂)生化成分的合成,而抑制氮素成分(蛋白质和光合色素)的合成;在光照条件下培养基质中葡萄糖的浓度和消耗水平直接决定藻细胞主营自养或异养生长。添加有机碳源葡萄糖的混养(光照)和异养(暗处理)培养可促进藻细胞的生长,异养和自养的生物量之和接近于混养,表明混养是最佳的藻细胞营养生长方式。论文链:http://journals.im.ac.cn/actamicrocn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=201503-7&flag=1

       微生物团队在该领域的前期研究成果先后发表在J Taiwan Institute Chemical Engineers、Food Tech Biotechnol、Afr J Microb Res、《中国生物工程杂志》、《中国油脂》、《食品与发酵工业》等专业学术期刊,专利技术“连续培养与原位自絮凝采收微藻的方法及装置”于2014年获得国家知识产权局授权(授权专利号:ZL 201310015701.8.)。

        上述研究工作得到了西北师范大学青年教师科研能力提升项目(NWNU-LKQN-10-30)的资助。

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