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生物柴油是由油脂或脂肪酸与甲醇进行酯交换制备而成的脂肪酸甲酯。异养培养小球藻(Cholorella protothecoides)可积累较高的油脂和脂肪酸,是生物柴油持续生产的最具前景的原料之一。为增加小球藻生物量和降低小球藻培养成本,本文采用木薯淀粉水解液代替精制葡萄糖作为小球藻生长的有机碳源在摇瓶中异养培养小球藻。论文对α-淀粉酶和糖化酶两步酶解木薯淀粉工艺的优化、葡萄糖和木薯淀粉水解液作碳源异养培养小球藻以及两种碳源之间的对比进行了研究。主要研究内容和结果如下:
1.木薯淀粉酶解工艺条件优化
采用α-淀粉酶和葡萄糖糖化酶对木薯淀粉进行两步酶解。先用α-淀粉酶对木薯淀粉进行液化,当液化液中DE值在17%左右时,将α-淀粉酶灭活后再加入葡萄糖糖化酶进行糖化反应,最后木薯淀粉达到97.7%的有效转化。
2.木薯淀粉水解液组分的分离和定性分析
由HPLC分析,木薯淀粉由于水解不够完全,造成水解液中含有低聚糖。根据导出报告得知水解液中含有葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖三种还原糖,这三种组分之间的比例大致为葡萄糖:麦芽糖:麦芽三糖=25:5:1,水解液中80%以上为葡萄糖。
3.精制葡萄糖浓度对小球藻生长的影响
在每个固定的氮源浓度下,随着葡萄糖浓度的增大,小球藻生物量、脂肪酸产率和总脂含量都表现出一致的增减趋势。当葡萄糖浓度为40g/L时,小球藻各生物指标都达到了最高值,生物量为9.1g/L,脂肪酸含量是1.26g/L,总脂产量为4.38g/L。
4.木薯淀粉水解液中葡萄糖浓度对小球藻生长的影响
木薯淀粉水解液中葡萄糖浓度在30g/L时,小球藻各生物指标达到最优结果,即小球藻生物量、脂肪酸产率和总脂产量分别为9.5g/L,1.37g/L,4.36g/L。与葡萄糖作碳源对比,生物量增加了4.40%,脂肪酸产率提高8.73%,总脂产量与后者相近。
5.氮源浓度对小球藻的影响
小球藻各生物指标随着氮源浓度的增加均表现出不同程度的降低,由此得出,氮处于饥饿状态时,有利于小球藻生物量的增加和脂肪酸的积累。
6.两种碳源之间的对比
由两种碳源同时异养培养小球藻研究结果得知,小球藻更适合利用木薯淀粉水解液作生长的有机碳源。木薯淀粉水解液作碳源,小球藻生物量、脂肪酸产率和总脂产量最大值分别为15.8g/L,1.69g/L,4.187g/L:与精制葡萄糖作碳源(10.7g/L,1.39g/L,3.285g/L)相比,生物量比后者提高了47.66%,脂肪酸产率提高21.58%,总脂产量增加27.46%。脂肪酸产率增大,油脂含量升高,表明木薯淀粉水解液更有利于脂肪酸甲酯或生物柴油的生产,实现了用木薯淀粉水解液作碳源异养培养小球藻高效积累油脂和脂肪酸的目的。