生命科学学院毕业论文(设计)开题报告

塔里木大学

毕业论文（设计）开题报告

课题名称 外源碳氮源添加调控沙漠微藻利用

排碱渠水发酵产油

学生姓名 黄德祥 学 号 7011213129 所属学院 生命科学学院 专 业 生物技术 班 级 17-1 指导教师 李艳宾 起止时间2016.5.15——2016.8.20

塔里木大学教务处

填表说明

一、 本表为本科生进入论文课题研究前的论证依据。 二、 表中第一、二、三、四项由本科生在指导教师指导下填

写，第五项由指导教师填写。

三、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在

接到“毕业任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。

四、开题报告要求字数在3000字以上，由学生在本报告册

内填写，页面不够可自行添加。并用A4纸打印 五、每个毕业论文（设计）课程须提交开题报告一试三份，

一份学生本人存留，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。

一、

立论依据（以下各项均可加页）

（包括本课题的立论依据，国内外研究现状分析，附主要的参考文献，参考文献不少于7篇）自18世纪以来，世界上的各种化石能源以惊人地速度在减少，能源危机成为困扰人类生活的首要难题，发展化石能源的可再生替代能源逐渐成为一种趋势。在全球温室效应的紧逼下，阻止气候恶化是我们每一个人类的责任，因此，二氧化碳减排也是全球重要任务之一。综合以上两点，二氧化碳由化石能源燃烧产生，我们可以利用这一联系点来解决化石能源紧缺和温室效应的双重问题。生物质能源作为一种来源广泛的可再生能源 其开发利用不仅有助于缓解化石燃料日益枯竭给全球经济发展带来的能源危机，还可以减少主要温室气体二氧化碳的排放, 有利于维护生态平衡，改善人类生存环境。在众多的生物能源方面，微澡制备的生物柴油以不占用人类耕地，不占用空间，繁殖速度快，油脂含量高等优点成为了科学界的关注焦点，但大规模的工厂化生产微藻生物柴油受到微藻生长率与油脂含量这一矛盾的困扰。 经过众多研究者研究发现, 油脂含量较高的微藻主要集中于绿藻、硅藻、金藻等真核微藻, 而鲜见关于高油脂蓝藻 (原核微藻 )的报道。常见的富油微藻主要有葡萄藻 (绿藻 )、小球藻 (绿藻 )、杜氏藻 (绿藻 )、三角褐指藻 (硅藻 )等 , 在某些情况尤其是逆境条件下 (如氮短缺等 )这些微藻细胞会大量积累油脂,主要是甘油三酯 (葡萄藻则是积累烃类油脂 )。经研究表明，大部分微澡油脂的迅速积累发生在细胞分裂受阻或不旺盛的稳定期，这致使微澡生物量增长减缓进而制约了总油脂生产量的提高。葡萄藻油脂的代谢发生在细胞分裂旺盛的时期，但相对于其他微藻来说，其生物量的增长速度还是比较缓慢，经通气培养和添加葡萄糖培养可加快微藻生物量的增长速率，但离工厂化的要求还是相差甚远。 目前，提高微藻总油脂生产量的方法为：优化培养法与基因工程法。微澡大规模培养的模式主要有：开放式与密闭式，此外还有先密闭再开放式的培养模式。微澡的采收也是当今进行油脂生产的一大难题，主要是生产中的微藻浓度太低导致难以收集，即不能进行高密度培养。目前，油脂的制备方法主要有：抽提油脂-甲酯化法、热解法。 主要参考文献： [1] 曹静. 产油微藻对环境因子的应答及补料培养[D]. 中国农业大学, 2014. [2] 张森, 华美云, 杨渝杰, 等. 影响富油微藻高密度培养及产油因素研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2014, 40(3): 169-175. [3] 沈俏会. 基于产油微藻的污水深度处理及过程调控[D]. 浙江大学, 2015. [4] 姜进举, 苗凤萍, 冯大伟, 等. 微藻生物柴油技术的研究现状及展望[J]. 中国生物工程杂志, 2010, 30(2): 134-140. [5] 席玮芳, 高宏, 兰波. 适于沙漠地下水培养的耐碳酸氢钠产油微藻[J]. 水生生物学报, 2015, 29(2): 414-418. [6] 伍阳. 两种产油微藻生物学及产业特性研究[D]. 华中农业大学, 2014. [7] 田丹, 桑力维, 于夕, 等. 利用城市粪便污水培养产油微藻的条件研究[J]. 环境卫生工程, 2014, 22(1): 29-32. 贺国强, 邓志平, 陶丽, 等. 高油脂产率微藻的筛选及发酵条件的优化[J]. 农业生物技术学报. 2010, 18(6): 1046-1053. 二、研究方案（以下各项均可加页）

（包括研究目标、研究内容以及拟解决的关键问题，拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析，本课题的特色与创新之处） 研究目标：外源碳氮添加调控沙漠微藻利用排碱渠水发酵产油 研究内容：1、碳源添加对沙漠微藻利用排碱渠水的影响。 2、氮源添加对沙漠微藻利用排碱渠水的影响。 拟解决的关键问题：细胞壁破碎的程度是否彻底。是否能保证微藻培养期间足够的通气量，同时又不污染杂菌。排碱渠水的碳、氮含量的测定操作是否方便及结果是否准确。 拟采取的研究方法：排碱渠水的消煮采用半微量开氏法，消煮液中铵的测定采用蒸馏法。碳的测定采用试剂盒法。细胞壁的破碎采用超声波破碎仪法。油脂的提取采用酸热法。 技术路线： 外源碳氮源添加调控沙漠微藻利用排碱渠水发酵产油 排碱渠水中碳、氮的测定 微藻的发酵培养及油脂提取测定 排碱渠水样消煮 试剂盒测定排碱水样中的碳 实验室微藻活化，制备种子液 凯氏定氮仪蒸馏消煮液 接种至发酵培养基中培养，每隔3天测一次油脂含量 稀硫酸滴定，记录所用体积，计算排碱渠水样中的氮含量 实验方案：1、取2ml排碱渠水样于150ml三角瓶中，加入1.85g混合催化剂，再加5ml浓硫酸，混匀至无块状物，用曲劲盖住瓶口，放于电炉上消煮至清澈淡蓝色。 2、1.5h后取下三角瓶冷却，加入20ml水溶解，定容至50ml。 3、装置好凯氏定氮仪，取消煮液15ml于定氮仪中，加入40%的NaOH溶液，取另一150ml三角瓶于冷凝管下端并加入5ml2%的含混合指示剂的硼酸溶液，用于收集冷凝液。蒸馏至蒸馏液体积达50ml左右。 4、用0.01N的稀硫酸滴定冷凝液，记录所用体积。给2ml排碱渠水样室温下称重。便可测出氮含量。 5、取10ml排碱渠水样于试剂盒备好的瓶子中，加入测碳试剂。室温下4min后，与比色卡对比，便可粗略估计出碳含量。 6、配制微藻活化培养基，活化微藻7天。7天后，将微藻细胞数定量在1.6—1.8左右。 7、配制发酵培养基并灭菌。 8、没瓶罐头瓶加15ml发酵培养基和1.5ml活化微藻（共30瓶），之后置于28°恒温培养箱中培养，光周期为12h:12h。每3天测一次，一次取3瓶发酵物。（一瓶测生物量干重，另两瓶测油脂提取量） 9、取两支离心管、两瓶50ml三角瓶、两张滤纸，80°干燥3h，放于干燥器中冷却，冷却后称重。 10、4000r/min离心，分离得微藻沉淀物，并将已知重量离心管的那一支称湿重。（洗涤2次） 11、每离心管加入1ml蒸馏水（分两次加），将微藻转入超声波破碎仪专用管中，超声波破碎20min（超声波破碎仪在使用前，应将温度降低至4°，超声开3s，关6s） 12、破碎后，转移至离心管提取油脂。每克湿微藻加10ml4mol/L的盐酸，震荡混匀，室温下处理一定时间，然后沸水浴3—5min，立即置于-20°速冷。 13、冷却后，每克湿微藻加10ml甲醇，震荡2min混匀，甲醇与氯仿按体积比为1:1加入氯仿，震荡2min，4000r/min离心20min，收集下层氯仿层 14、再加入等体积的0.15%氯化钠溶液，混匀后4000r/min离心20min，收集下层氯仿层，用已知重量的三角瓶收集所有氯仿层。 15、在80°恒温水浴锅中蒸去氯仿。 16、105°烘箱中烘1h，放于干燥器中冷却后称重，记录中量，即得油脂提取量。 17、数据分析。 混合催化剂：硫酸钾：硫酸铜=10:1 硼酸混合指示剂：称取硼酸20克加900ml蒸馏水溶解，冷却后加入混合指示剂（0.099克溴甲酚绿和0.066克甲基红溶于100ml乙醇中）然后用0.1N的NaOH调节溶液至红紫色。 活化培养基：葡萄糖10g/l,硝酸钾1.25g/l,磷酸二氢钾1.25g/l，碳酸氢钠0.8g/l，七水硫酸亚铁0.05g/l，二水氯化钙0.111g/l，EDTA0.5g/l，七水硫酸镁1g/l，硼酸0.1142g/l，四水硫酸锰0.0142g/l，钼酸钠0.0071g/l，七水硫酸铜0.0157g/l，氯化钴0.001g/l,PH=7.0 发酵培养基：葡萄糖5g/l，硝酸钾0.5g/l，碳酸氢钠0.8g/l，磷酸二氢钾0.7g/l，磷酸氢二钾0.3g/l，硫酸镁0.3g/l，硫酸亚铁0.1g/l，PH=8.0 可行性分析： 1、 地处沙漠环境，沙漠微澡易得。 2、 实验操作仪器，实验室具备。 3、 操作过程简单，易行。 4、 实验员具备微生物操作及培养知识。 5、 从实验开始至结束，只需10周时间，时间上允许。 6、 指导老师具有微藻方面的雄厚教育背景及经验。 7、 该实验具有实际应用意义，无毒害产物产生。 8、代谢产物易提取、获得。