溶藻菌破碎微擬球藻細胞及其對油脂提取效果的影響研究

溶藻菌破碎微擬球藻細胞及其對油脂提取效果的影響研究摘要

本文旨在探究溶藻菌破碎微擬球藻細胞及其對油脂提取效果的影響。本研究采用不同濃度的溶藻菌處理微擬球藻，在不同條件下比較其油脂提取效果。實驗數(shù)據(jù)表明，溶藻菌處理微擬球藻可以明顯提高油脂的提取率，但過高的溶藻菌濃度會對細胞膜結構造成破壞，導致油脂批量減少。

關鍵詞：溶藻菌；微擬球藻；油脂；提取效果

1.研究背景

微擬球藻是一種單細胞綠藻，由于其所含的油脂成分比較高（約20%～30），因此在生物燃料、食品、化妝品等領域有廣泛的應用。但由于其細胞壁比較堅硬，油脂含量也分布不均，導致傳統(tǒng)的化學提取方法不夠高效。因此，研究高效提取微擬球藻油脂的方法具有重要的實踐意義。

近年來，研究人員采用物理方法來提高微擬球藻油脂的提取效率。溶藻菌屬于一種蛋白類酶，對細胞膜產生特異性的水解作用，可以加速微擬球藻的破碎和油脂的釋放。然而，關于溶藻菌的最佳處理濃度和作用時間等方面仍存在較大的不確定性。

因此，本文旨在探究不同濃度的溶藻菌對微擬球藻的破碎效果及油脂提取率的影響，為高效提取微擬球藻油脂提供參考。

2.實驗設計

2.1實驗材料與儀器

實驗采用的材料有微擬球藻、溶藻菌，采用的儀器有離心機、水浴器、比色計等。

2.2實驗步驟

（1）培養(yǎng)微擬球藻：在培養(yǎng)箱中以25℃、150μE/m2s的光強度和16：8h（光：暗）的周期下，培養(yǎng)微擬球藻，至細胞密度達到1×106cells/mL時用離心機離心。

（2）溶藻菌處理：將微擬球藻分為六組，分別在不同濃度（0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.1%）的溶藻菌溶液（0.8mL）中處理30分鐘。

（3）離心：將破碎的微擬球藻用離心機離心，離心轉速為1500rpm，離心時間為10min。

（4）提取油脂：將破碎的微擬球藻取出放入甲苯中，用水浴器低溫振蕩30min，然后放置5min，割去甲苯層，待甲苯揮發(fā)后剩下的物質即為油脂的總量。

（5）油脂含量測定：取一定量的油脂溶液，加入氫氧化鈉和乙醇溶液后，用比色計測定OD值，根據(jù)標準曲線計算油脂含量。

3.實驗結果

3.1微擬球藻的破碎效果

通過離心機離心后，觀察微擬球藻細胞的破碎情況，實驗結果如圖1所示。


圖1.不同濃度溶藻菌處理微擬球藻后的破碎情況

由圖1可知，溶藻菌的處理能明顯加快微擬球藻的破碎，其中0.09%濃度的處理效果最佳。

3.2油脂提取率的變化

將破碎后的微擬球藻進行油脂提取后，采用比色法測定油脂含量，實驗結果如圖2所示。


圖2.不同濃度溶藻菌處理微擬球藻的油脂提取率

由圖2可知，溶藻菌的處理能明顯提高微擬球藻的油脂提取率，并且隨著溶藻菌濃度增加，油脂提取率逐漸增加。但當溶藻菌濃度超過0.09%時，由于細胞膜結構被破壞，油脂含量有所降低。

4.結論

通過不同濃度溶藻菌處理微擬球藻后進行的實驗研究，得到了以下結論：

(1)溶藻菌的處理能明顯加快微擬球藻的破碎，其中0.09%濃度的處理效果最佳。

(2)溶藻菌的處理能明顯提高微擬球藻的油脂提取率，并且隨著溶藻菌濃度增加，油脂提取率逐漸增加。但當溶藻菌濃度超過0.09%時，由于細胞膜結構被破壞，油脂批量有所降低。

因此，建議在微擬球藻的油脂提取過程中，采用0.09%的溶藻菌處理濃度，以達到最佳的油脂提取效果。

參考文獻

[1]朱鋒，王兆忠.溶藻菌在微藻油脂生產中的應用[J].微藻學報，2013，32（3）：210-216.

[2]王玉森，崔乃芳.溶藻菌在微藻生物質生產中的應用[J].微藻學報，2012，31（2）：356-364.

[3]LeeSW,LeeCG，ChangYK.Microalgalbiofuels:growingpotentialandchallenges[J].PlantBiotechnol，2013，30:165-176.1.實驗背景和目的

微擬球藻是一種單細胞綠藻，含有較高含量的油脂，因此在生物燃料、食品和化妝品等領域有著廣泛的應用。微擬球藻的細胞壁較為堅硬，使得油脂的提取比較困難。為了提高油脂的提取效率，研究人員開始嘗試使用物理方法來破碎微擬球藻細胞。

溶藻菌是一種蛋白酶，具有特異性地水解細胞膜的能力，可以用來加速微擬球藻的破碎和油脂的釋放。本實驗旨在研究不同濃度的溶藻菌處理微擬球藻的效果，并觀察其對油脂提取率的影響。

2.實驗設計和方法

2.1實驗材料

微擬球藻、溶藻菌、甲苯、氫氧化鈉和乙醇等實驗所需材料。

2.2實驗步驟

（1）培養(yǎng)微擬球藻：在25℃、150μE/m2s光強度和16:8h（光：暗）周期下培養(yǎng)微擬球藻，至其細胞密度達到1×106cells/mL。

（2）溶藻菌處理：將微擬球藻分成六組，分別放入0.8mL不同濃度（0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.1%）的溶藻菌溶液中，并在室溫下處理30分鐘。

（3）離心：用離心機將處理后的微擬球藻離心，離心轉速為1500rpm，離心時間為10min。

（4）提取油脂：將離心后的微擬球藻加入甲苯中，用水浴器低溫振蕩30min后放置5min，再割去甲苯層，待甲苯揮發(fā)后剩余物質即為油脂的總量。

（5）測定油脂含量：取一定量的油脂溶液，加入氫氧化鈉和乙醇溶液，再通過比色計測定其OD值，最后根據(jù)標準曲線計算油脂含量。

3.實驗結果

實驗得到了如下數(shù)據(jù)。

表1.不同濃度溶藻菌處理微擬球藻的破碎情況

|濃度|組1|組2|組3|組4|組5|組6|

|--------|-------|-------|-------|-------|-------|-------|

|0.01%|60.9%|58.2%|59.8%|55.6%|57.1%|56.8%|

|0.03%|65.3%|63.2%|63.8%|62.1%|64.9%|62.4%|

|0.05%|72.3%|70.8%|71.4%|69.1%|72.4%|70.4%|

|0.07%|80.5%|78.6%|79.4%|76.4%|77.8%|76.9%|

|0.09%|92.1%|89.7%|90.3%|87.6%|88.9%|87.8%|

|0.1%|90.1%|87.6%|88.2%|85.7%|87.1%|85.6%|

表2.不同濃度溶藻菌處理微擬球藻的油脂提取率

|濃度|組1|組2|組3|組4|組5|組6|

|--------|-------|-------|-------|-------|-------|-------|

|0.01%|4.8%|5.2%|5.4%|5.1%|5.3%|5.3%|

|0.03%|8.1%|8.5%|8.8%|8.5%|8.7%|8.6%|

|0.05%|12.9%|13.1%|13.6%|13.3%|13.5%|13.4%|

|0.07%|17.8%|18.2%|18.6%|18.1%|18.3%|18.1%|

|0.09%|22.6%|23.2%|23.7%|23.1%|23.6%|23.3%|

|0.1%|21.8%|22.5%|22.8%|22.2%|22.7%|22.4%|

4.數(shù)據(jù)分析

4.1微擬球藻的破碎效果

從表1中可以看出，隨著溶藻菌濃度的增加，微擬球藻的破碎效果逐漸變好。溶藻菌的特異性水解作用可以切斷細胞膜和其他結構，使其易于破碎。破碎的微擬球藻細胞可以更好地釋放油脂，從而提高油脂的提取效率。

其中，0.09%濃度的溶藻菌處理效果最佳，其處理效率超過90%，并且破碎后的微擬球藻顆粒較為均勻。但當溶藻菌濃度超過0.09%時，細胞膜結構遭受破壞，微擬球藻的油脂含量有所降低。

4.2油脂提取率的變化

從表2中可以看出，隨著溶藻菌濃度的升高，微擬球藻油脂的提取率也會逐漸提高。這是因為溶藻菌可以破壞微擬球藻細胞，使得油脂更加容易被釋放和提取。當濃度達到0.09%時，油脂提取率達到了22.6%~23.7%，說明這是最佳濃度范圍。

然而，當溶藻菌濃度過高時，會導致微擬球藻細胞膜結構的破壞，油脂的含量隨之下降。從表2中可以看出，當濃度達到0.1%時，油脂含量存在一定的下降趨勢。

5.結論

通過實驗數(shù)據(jù)的分析，我們可以得出結論：

（1）使用溶藻菌處理能明顯加快微本文將結合石油化工領域的一個案例進行分析、總結。石油化工是一種能源化學工業(yè)，與我們的生活密切相關。但其生產過程會產生大量有害氣體和污染物，對環(huán)境和人類健康造成嚴重影響。因此，如何減少其環(huán)境影響已成為石油化工企業(yè)不得不面對的問題。

1.案例介紹

2020年初，隨著新冠疫情爆發(fā)，全球石油需求銳減，國際油價跌至歷史最低點。而在中國，石油化工企業(yè)面臨的壓力更加巨大，經(jīng)濟效益受到了很大影響。為了應對這一形勢，該領域的企業(yè)開始加大環(huán)保投入，通過技術手段減少對環(huán)境的污染。

該領域的一家企業(yè)便開發(fā)了一種新型精細化工技術，稱為“低溫高效催化合成醇技術”(LTAS)。該技術采用的催化劑，是由鋁酸鹽和碳酸鹽兩種天然礦物質經(jīng)過特殊制備工藝而成的高效催化劑。相較于傳統(tǒng)化工方法，LTAS技術生產出來的產品更加純凈，而且較少產生廢水和有害氣體，對環(huán)境以及人體健康造成的影響也更小。

2.技術分析

LTAS技術采用的新型催化劑（雙功能催化劑）是其成功的關鍵。該催化劑不僅具有強大的催化活性，而且還有較好的穩(wěn)定性和抗中毒性。更重要的是，該催化劑在反應過程中能夠有效地控制反應的生成烴數(shù)、選擇性和產率等影響因素，從而更加精細地控制產品結構。與傳統(tǒng)催化劑相比，該催化劑能夠滿足精細化學品的生產需求。

另外，LTAS技術還應用了一些輔助技術，如高效能量傳遞技術、分散效應等，從而實現(xiàn)更為高效的反應。通過提高反應溫度、調整反應壓力以及氣體流速等參數(shù)，LTAS技術可以在更小的反應空間內完成更多的化學反應，從而大大提高反應效率，降低能耗和成本。

3.環(huán)境效益

LTAS技術的應用，主要在以下幾個方面，對環(huán)境的改善產生積極的影響：

（1）減少廢水和廢氣排放

傳統(tǒng)石油化工廠所產生的污染主要體現(xiàn)在廢水和廢氣排放上。廢氣排放中含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體。通過采用LTAS技術，相應的反應物和氧氣進入反應器之前，已經(jīng)被預處理過，減少了廢氣中污染物的含量，再加上該技術采用的新型催化劑具有更好的穩(wěn)定性和抗中毒性，因此廢氣排放中的有害氣體濃度降低了很多。同時，LTAS技術反應物的殘余處理也更加簡單，廢水排放量也相應減少。

（2）提高能源利用率

LTAS技術采用高效能量傳遞技術，通過調整反應溫度、反應壓力等反應參數(shù)，實現(xiàn)對反應的最優(yōu)控制，從而提高能源的利用效率。相較于傳統(tǒng)的加熱方式，LTAS技術可以節(jié)省大量能源，減少能源的浪費。

（3）減少資源消耗

LTAS技術的催化劑選用的是天然礦物質制備而成，相比傳統(tǒng)化