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不同氮、磷浓度对斜生栅藻的 生长及脂类积累的影响 组员： 高静 郭祥 牛蕙 韩培 李金玲 高红霞 背景介绍 氮、磷对斜生栅藻生长的影响 氮、磷对斜生栅藻脂类积累的影响 目录 1 2 3 一、背景介绍 1、微藻 主要的初级生产力 光能无机营养兼有机营养，光合效率高 对环境变化比较敏感，个体小，易于培养，繁殖快，世代周期短 富含蛋白质、脂类和甘油等成分 微藻具有很高的光合效率和脂肪含量，其光合效率与农作物相比，单位面积的产率可高出数十倍；单位生物量的脂类产量是普通农作物的15~300倍，所以微藻作为一种潜在的可再生能源具有广阔发展前景。 2、影响藻类生长的因素 光照强度 CO2的浓度 pH 盐度 生物因子 营养盐的浓度 在环境压力下，微藻会停止细胞分裂，将CO2转化为脂类储存起来，此时每单位生物量的脂类含量会增加。 3、藻类生长模型 微藻的生长模型分为两类，第一类是研究藻类种群繁殖机理建立起藻群生长模型。第二类是通过研究藻类生长同外界因素，考虑藻类生长同这些外部限制性条件的关系而建立起来的模型。 第一类模型 1.Malthus指数增殖模型 当培养时间较短时，种群的规模按指数规律增长，即适合Malthus模型；但时间较长时，种群规模的增长将呈饱和趋势，此时不适合Malthus模型。 2.Logistic模型 Logistic模型克服了Malthus指数增值模型中忽略资源限制的问题，适用于描述细菌、浮游藻类等低等生物的生长。 第二类模型 1.Monod方程 表达了稳态状况、营养盐限制条件下藻类生长速率与细胞外部营养盐之间的关系，广泛被用于藻类的吸收动力学研究。 2.Droop方程 Droop模型的主要缺陷在于，它将藻类生长描述为细胞生理特征，其实藻类生长是细胞内外环境的综合反映；在非限制营养盐条件下，该方程并不成立。 4、利用微藻制备生物柴油简介 生物柴油是以生物油脂（包括植物脂肪，动物脂肪等）与醇类物质（通常为甲醇，乙醇）为原料，通过酯交换反应得到的长链脂肪酸甲酯。 生物柴油可取代由石油提取的柴油应用于现有的柴油机中，其结构稳定、使用安全，在燃烧过程中比传统的柴油排放出更少的大气污染物，并具备无毒无害的、可生物降解等优点，应用前景非常具有潜力。 图5 制造生物柴油的酯交换反应 （甘油三酯） （甲醇） （甘油） （脂肪酸甲酯） 图5所示为生物柴油的制造反应方程式：甲醇在一定温度下，与生物油脂中的甘油三酯交换反应，生成甘油和脂肪酸甲酯，甘油被分离后，得到的脂肪酸甲酯就是生物柴油。 从微藻中提取生物油脂的方法 干燥 油脂萃取 微细胞破碎 微藻的油脂产量高，在其生命周期内可以达到碳平衡，有利于减少因为化石燃料的使用而产生的二氧化碳排放，是值得期待的绿色能源。 二、N、P对斜生栅藻的生长影响 培养条件如下： 光照强度：50 — 60 u mol (m2?s)-1 温度：25 ℃ 光：暗 = 14:10 培养基： 50% BG11  初始TN浓度（mg/L） 2.5 5 10 15 25 初始TP浓度（mg/L） 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 条件的设置：NO3–N 和PO4–P分别作为氮源和磷源 表1 初始TN和TP的浓度 图1 不同初始浓度的营养盐下，斜生栅藻的生长曲线 初始的N、P浓度与斜生栅藻的最大增长速率R max,N （R max,P）间的关系符合Monod 方程： 表2 不同初始浓度的TN、TP对斜生栅藻最大增长速率的影响 相关参数如下： 如果把氮、磷作为藻类的生长限制性物质，并且两种都是生长所需的，则Monod 方程可用相互作用模型表示： 利用“DataFit 7.0”求出相关参数，结果如下： 结论： 斜生栅藻的生长符合Monod方程，在N、P浓度饱和下，其最大增长速率为2.21 × 106 cells mL-1 d-1 ，N、P吸收的半饱和常数分别为 12.1 mg L-1 and 0.27 mg L-1。 随着N、P浓度的增加，斜生栅藻的生物量增加。 三、N、P对斜生栅藻脂类积累的影响 许多研究表明在营养盐限制条件下，每单位藻生物量的脂类含量会增加。Rodolfi 等研究发现，在一定体积的光生物反应器内，Namnochloropsis从氮充足转变为氮缺乏时，其脂类含量由32% 增加到 6