优化培养参数，设计并开发一种管状光生物反应器，以提高Coelastrum morum SP UID GQ375096.1的生物量和脂质含量，从而用于生物柴油生产

《BioEnergy Research》：Optimising Culture Parameters, Designing, and Developing a Tubular Photobioreactor to Increase Biomass and Lipid Content by Coelastrum Morum SP UID GQ375096.1 for Biodiesel Production

微藻生物柴油产业化关键参数优化及新型光生物反应器效能研究。采用管式10L光生物反应器，通过优化30℃、16:8光周期、5000lx光照、3g/L NaNO3、15g/L葡萄糖等培养条件，实现Coelastrum morum SP UID GQ375096.1菌株生物量15.50±0.03g/L、脂含量72.95±0.13%、单位体积脂产2261.45±0.41mg/L，生物柴油转化率80.46±0.04%，脂肪酸组成符合国际标准。

　　

摘要

影响基于微藻的生物柴油商业化和接受度的主要因素是上游和下游生产过程中的成本。本工作的主要目标是在一种新型的、自制的、管状、圆柱形的10升光生物反应器中优化生长条件、扩大生产规模并提高生物柴油的产量。采用标准方法研究了影响生物量和脂质含量的生理因素。通过使用光生物反应器实现了培养条件的优化。生物量浓度、脂质提取和定量分别采用过滤、溶剂萃取和重量分析法完成。在将脂质转化为生物柴油的过程中，使用了硫酸作为催化剂。为了表征所生产的生物柴油，采用了气相色谱-质谱法、美国材料与试验协会（ASTM）的标准方法以及基于脂肪酸组成的预测模型。以下生理参数最适合脂质生产：温度30°C、光照周期（16小时光照8小时黑暗）、光照强度（5000勒克斯）、氮源（NaNO?，浓度3克/升）、培养基（BG-11）、pH值（7.5）、盐度（30 PSU）、碳源（葡萄糖，浓度15克/升）。在光生物反应器培养第五天后，记录到了最高的生物量浓度（15.50±0.03克/升）、脂质含量（72.95±0.13克/升）、体积脂质产率（2261.45±0.41克/升）和最佳生物柴油产率（80.46±0.04%）。优化后的生物柴油中饱和脂肪酸占49.93%，单不饱和脂肪酸占34.67%，多不饱和脂肪酸占15.40%。所生产的生物柴油各项性能均符合国际标准。设计的管状光生物反应器提高了生物量、脂质和生物柴油的产量，而Coelastrum morum菌株SP UID GQ375096.1在高质量生物柴油的生产方面表现出良好潜力，其生产的生物柴油满足了国际标准。