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蹄形藻和单针藻生长与油脂合成影响因素的研究
作 者: 徐阳
导 师: 王亚明
学 校: 昆明理工大学
专 业: 工业催化
关键词: 蹄形藻 单针藻 Fe Zn Mg 植物激素 富营养化
分类号: TE667
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
绿藻作为为可替代传统燃料的清洁可再生资源,可缓解日益严峻的环境污染及能源短缺的问题。大量研究围绕影响藻类增殖的因素展开,但对水体中营养元素的种类和浓度对微藻产油影响的研究较少。本文设计多种对蹄形藻(Kirchneriella sp. zp-1)和单针藻(Monoraphidium sp. zp-2)藻增长潜力(algae growth potential test, AGP)的单因素试验,探究营养元素对两种微藻生长及产油情况的影响。AGP实验探究了Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+、NO3-、HPO42-等离子,以及吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)三种植物激素对蹄形藻、单针藻生长的影响,并且确定了这些因素对两种藻体生长所需的最适浓度。对蹄形藻而言,Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+、NO3-、HPO42-、IAA、NAA、6-BA的最佳浓度分别为:0.5mmol/L、0.33mmol/L、0.035mmol/L、5×10-3mmol/L、9.6×10-3mmol/L、3.3mmol/L、4×10-3mmol/L、11.4×10-3mmol/L、4.3×10-3mmol/L、4.4×10-3mmol/L;对单针藻而言,Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+、NO3-、HPO42-、IAA、NAA、6-BA的最佳浓度分别为:1mmol/L、0.99mmol/L、0.035mmol/L、5×10-3mmol/L、9.6×10-3mmol/L、2mmol/L、0.4×10-3mmol/L、4.57×10-3mmol/L、10.8×10-3mmol/L、4.4×10-3mmol/L。研究结果显示:(1)考察的几种元素对蹄形藻(Kirchneriella sp.zp-1)的总脂含量有一定的影响:与零添加对照组相比,当Mg2+的浓度为1.5mmol/L时,总脂含量增加了6%;当Ca2+的浓度为0.33mmol/L时,总脂含量增加了18.36%:当Fe3+的浓度为0.021mmol/L时,总脂含量增加了9.44%;当Zn2+的浓度为5×10-3mmol/L时,总脂含量增加了13.11%;当Mn2+的浓度为9.6×10-3mmol/L时,总脂含量增加了12.26%;当N03-的浓度为3.3mmol/L时,总脂含量增加了19.29%;当HPO42-的浓度为0.4X10-3mmol/L时,总脂含量增加了25.62%;当IAA的浓度为4.57×10-3mmol/L时,总脂含量增加了11.38%;当NAA的浓度为8.1×10-3mmol/L时,总脂含量增加了4.62%;当6-BA的浓度为6.7×10-3mmol/L时,总脂含量增加了7.36%;(2)考察的几种元素对单针藻(Monoraphidium sp.zp-2)的总脂含量有一定的影响:与零添加对照组相比,当Mg2+的浓度为0.5mmol/L时,总脂含量增加了6.25%;当Ca2+的浓度为0.24mmol/L时,总脂含量增加了8.8%;当Fe3+的浓度为0.017mmol/L时,总脂含量增加了15.95%;当Zn2+的浓度为10×10-3mmol/L时,总脂含量增加了16.82%;当Mn2+的浓度为9.6×10-3mmol/L时,总脂含量增加了8.86%;当NO3-的浓度为3.3mmol/L时,总脂含量增加了16.54%;当HPO42-勺浓度为4×10-3mmol/L时,总脂含量增加了15.38%:当IAA的浓度为4.57×10’3mmol/L时,总脂含量增加了12.42%;当NAA的浓度为8.1×10-3mmol/L时,总脂含量增加了3.6%;当6-BA的浓度为3.5×10-3mmol/L时,总脂含量增加了3.96%;(3)结合藻体生长及总脂含量确定出Mg2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+、NO3-、HPO42-为影响显著因素。由正交试验可知, Zn2+是影响蹄形藻总脂含量的显著因素,在其不饱和脂肪酸产量方面Zn2+也是影响的显著因素。Zn2+、Mg2+是影响单针藻总脂含量的显著因素,在其不饱和脂肪酸产量方面,直观分析出主要的影响因素为Zn、Mn、Fe;方差分析中Zn2+影响显著的显著因素。两种方法分析在不饱和脂肪酸产量方面结果不一致。由于不饱和脂肪酸容易被氧化,对粗油的进一步加工往往需要将不饱和脂肪酸氢化,所以要控制对不饱和脂肪酸产量方面影响的显著因素。(4)研究结果表明,蹄形藻(Kirchneriella sp.zp-1)和单针藻(Monoraphidiumsp.zp-2)可充分利用水体中的几种营养元素维持自身生长并且具备合成油脂的能力,因此具有生产生物柴油及处理富营养化水体的应用前景。
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全文目录
摘要 3-5 Abstract 5-8 目录 8-12 第一章 绪论 12-22 1.1 世界性石油能源危机与全球环境问题概述 12-13 1.2 微藻生物柴油的特点与机理 13 1.3 生物柴油的发展 13-14 1.4 藻类生长及脂肪酸组成的影响因素 14-17 1.5 藻类生长及脂肪酸组成的影响因素 17-19 1.5.1 批式培养 18 1.5.2 连续培养 18 1.5.3 间歇培养 18-19 1.5.4 批式分批补给培养 19 1.6 微藻油脂提取的技术方法和油脂分析技术 19-21 1.6.1 藻体破壁处理 19 1.6.2 甲酯化 19-20 1.6.3 油脂分析技术 20-21 1.7 微藻培养方式 21 1.8 本论文的技术路线 21-22 第二章 藻种的鉴定 22-28 2.1 引言 22 2.2 材料和方法 22-25 2.2.1 实验材料及试剂 22-23 2.2.2 主要实验仪器 23 2.2.3 藻种来源与孵育 23-24 2.2.4 藻株基因组DNA提取 24 2.2.5 rDNA扩增及序列分析 24-25 2.3 结果与讨论 25-26 2.3.1 藻株形态学分析 25 2.3.2 PCR扩增产物的鉴定 25-26 2.3.3 系统发育分析 26 2.3.4 讨论 26 2.4 小结 26-28 第三章 不同营养组分对微藻生长及油脂合成的影响 28-68 3.1 引言 28 3.2 材料和方法 28-30 3.2.1 实验材料及试剂 28 3.2.2 主要实验仪器 28 3.2.3 培养方法和浓度测定 28-29 3.2.4 总脂含量的计算 29 3.2.5 脂肪酸的提取方法 29 3.2.6 气相色谱分析 29 3.2.7 数据处理 29-30 3.3 结果与分析 30-61 3.3.1 Mg~(2+)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 30-33 3.3.2 Ca~(2+)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2长及脂肪酸组成的影响 33-35 3.3.3 Fe~(3+)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 35-38 3.3.4 Zn~(2+)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 38-41 3.3.5 Mn~(2+)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 41-44 3.3.6 NaNO_3对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 44-47 3.3.7 K_2HPO_4·3H_2O对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 47-51 3.3.8 IAA(吲哚乙酸)对微藻Kirchneriella sp.zp-1 Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 51-54 3.3.9 NAA(萘乙酸)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 54-57 3.3.10 6-BA(6-苄氨基腺嘌呤)对微藻Kirchneriella sp.zp-1、Monoraphidium sp.zp-2生长及脂肪酸组成的影响 57-61 3.4 分析与讨论 61-65 3.5 小结 65-68 第四章 培养条件优化研究 68-87 4.1 分析与讨论 83-85 4.2 小结 85-87 第五章 结论 87-89 5.1 总结 87-88 5.2 本论文研究特色与创新点 88-89 致谢 89-90 参考文献 90-95 附录A 攻读硕士期间发表论文目录 95-97
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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 人造石油 > 从其他原料提取石油
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