微藻油脂连续合成及其膜基原位萃取研究

微藻油脂是一种极具前景的生物柴油大宗原料，目前存在的核心问题是生产成本太高且产业化技术研究较少，如何从工程角度进行产业化技术集约和改进是亟待解决的关键问题。本项目将膜技术与微藻培养体系相结合，提出微藻油脂原位合成和提取的新思路。采用生物化学工程的理论和方法，拟诱变筛选细胞壁缺失或多孔产油藻种，选择高生物相容性和高油脂抽提率的有机溶剂，探索有机溶剂影响产油微藻细胞活性和油脂含量的机理，研制具有合适构型的中空纤维膜组件，用于微藻油脂膜基萃取过程中两相传递机理的研究，设计新型膜生物反应器，建立微藻培养与油脂原位萃取耦合工艺，协调与优化微藻强化培养与油脂在线提取模式，通过稳态运行试验，归纳微藻强化培养与原位膜基萃取的传递特性，建立相应耦合集成过程模型，为微藻强化培养和油脂连续提取过程放大提供技术参数和理论依据。

开发能源微藻路线，改善我国以煤为主的燃料结构组成，降低化石燃料进口依存度具有重要意义。目前能源微藻生产的核心问题是其生成速度较慢、油脂含量偏低、提取成本过高。如何从强化反应与分离及其耦合过程入手，解决能源微藻规模化生产过程中存在的上述关键问题，是本项目主要研究目的。.本项目基于微藻培养与油脂提取相结合的研究，提出了微藻强化培养、油脂合成和原位提取的耦合膜技术新方法。.首先，依据反应与分离耦合原理，通过对多种微藻的培养试验，筛选出具有细胞壁缺失或多孔产油的藻种；并开发出尼罗红荧光染色检测微藻中油脂含量，具有简便、快速、灵敏的特点，且检测误差不大；.其次，开展了高生物相容性和高油脂抽提率的有机溶剂的筛选试验，筛选出Nannochloropsis sp.和B. braunii FACHB-357二株微藻，用于原位萃取油脂的生物相容性试验，探究有机溶剂对产油微藻细胞活性和油脂含量的影响机理；并开发出具有合适构型的中空纤维膜组件，用于微藻油脂膜基萃取过程中两相传递机理的研究；.然后，设计出新型的微藻培养膜生物反应器，耦合油脂原位萃取装置，开展微藻强化培养与油脂原位萃取耦合工艺试验，连续四天萃取后其藻细胞的存活率仍高达90%；.同时，通过优化操作与稳态运行试验，建立氮源饥饿法促进二株微藻的油脂合成，油脂含量分别提高至39%和55%；前者全程27天培养，平均每天油脂产率7.4mg/L,后者全程培养11天，平均油脂产率达25.5mg/L；.最后，归纳出微藻强化培养与原位膜基萃取的传递特性，建立了相应的耦合集成过程模型，为过程放大与规模化运行提供理论依据与操作技术参数。.本项目研究期间，共发表论文16篇，其中会议报告4篇，被SCI收录论文12篇，累计SCI影响因子达到34.157。论文共被累积外引25次。.