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微藻在能源、医药、生物技术等有很大的应用前景,为了实现微藻的大规模工业化生产,微藻的培养、采收工艺、提取技术成为当前的研究重点。与其他藻种相比,盐藻能有效的积累天然β-胡萝卜素,其产品开发呈现多样化趋势,具有较高的经济价值,因而受到广大研究者的重视。本研究对盐藻室内生长条件及β-胡萝卜素积累条件进行考察;对室外条件下盐藻生长以及β-胡萝卜素积累情况进行监测;构建了一套规模化养殖工艺;提出了两种盐藻分离工艺;建立了植物油微波提取β-胡萝卜素的工艺。研究得到以下主要结论: (1)室内条件下(6000Lux,30℃),以硝酸钠、硝酸钾作氮源,氯化钠调节盐度培养7-8天,盐藻干重可以达到0.13 g/d,盐藻细胞生长的最佳条件为:氮浓度为5.0mM、盐度为1.5M、橘黄色光质。室内条件下(22000Lux,35℃),β-胡萝卜素积累的最佳条件为0.5mM的氮浓度、盐度2.5M,β-胡萝卜素含量可以达到3.64%,经过8天的培养β-胡萝卜素产量为3.035mg/(L·d)。 (2)室外培养时(从2015.05.29-2015.06.15,参数见附录表3),以硝酸钠、硝酸钾作氮源,氯化钠调节盐度培养18天左右,β-胡萝卜素积累的最佳条件为0.6mM氮源,2.5M盐度,积累的β-胡萝卜素含量为3.14%,产量为2.47 mg/(L·d)。 (3)二步法培养下藻细胞的β-胡萝卜素明显高于常规方法培养的藻细胞,比常规培养的β-胡萝卜素高出33.2%;常规培养的藻细胞增长速度较快,最高达到2.1×107cells/mL,比二步法培养下的藻细胞数量高出约21.05%,这说明了极端环境会抑制盐藻细胞的生长。 (4)采用沙载电絮凝工艺和螺旋藻废液可以有效低耗的采收盐藻,当通电电流为0.5A,沙子剂量250mg/L,转速150 rpm时的可以得到最佳采收率97.16%,能耗为0.380 kWh/kg,远低于工业中应用的离心分离的1.67 kWh/kg,采收过后的上清液经过氮浓度补充可以循环利用,能够节约水资源,降低培养成本;采用螺旋藻废液采收工艺时,在螺旋藻上清液与盐藻液比值为1∶4时,采收效果最高可达到75.26%,在螺旋藻上清液和培养基的混合液与盐藻的配比为1∶5时,沉降时间为3h时,混合液的最佳采收率为74.77%,将螺旋藻上清液絮凝盐藻液后的上层澄清液进行培养盐藻细胞时,配比为2∶5的藻细胞生物量高出正常培养的75%。 (5)植物油萃取工艺是一种绿色安全有效的β-胡萝卜素萃取工艺。植物油直接萃取工艺在反应条件为温度50℃、油浴时间40min、藻油比1∶5,最大采收率为67.82%;植物油微波辅助萃取工艺在反应条件在功率50%、微波加热时间6min、温度48℃、藻油比(微藻与植物油比例)1∶6时的最高萃取率可以达到83.60%,比直接油浴法高出23.27%。