甲藻溶藻菌A4发酵培养参数优化及其溶藻效果的探究

发布时间：2019-07-11 17:39

【摘要】：甲藻是养殖水体中常见的有害微藻之一,甲藻爆发性增殖不仅会消耗水体溶氧,危害水生生物的健康,某些甲藻种类还会产生毒素加剧危害水生生物。及时消除水体中的有害甲藻,对保证水生生物的健康及水体生态系统的稳定有重要意义。当前,消除有害甲藻的方法,主要有物理法、化学法和生物法等,其中溶藻菌控藻已逐渐成为该领域的研究热点。目前关于溶藻菌的研究主要集中于菌株的筛选与鉴定,在菌剂产业化开发方面的研究少见报道。实验室前期分离获得了一株甲藻溶藻菌A4,该菌株具有良好的甲藻溶藻专一性,能高效溶解锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、条纹小环藻(Cyclotella striata)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)等常见有益微藻无不良影响。本研究将之作为研究对象,以响应面法优化A4菌的培养参数,再基于2L和50 L的发酵罐系统研究其发酵工艺,旨在探究该菌株的菌剂工业化生产工艺参数;最后分析该菌株不同种类发酵产物对锥状斯氏藻、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)及io形多甲藻(Peridinium umbonatum)等养殖水体常见有害甲藻的溶藻效果,为建立A4菌的菌剂生产及应用策略提供基本参考。研究结果如下:1、通过摇瓶实验利用响应面优化法对甲藻溶藻菌A4的培养参数进行优化,确立了适合A4菌生长的培养参数。结果表明,可显著影响A4菌株的主要因子为碳源、氮源和温度。其最佳培养参数为:玉米浆20.06 g·L-1、大豆蛋白13.29 g·L-1、NaCl 1.00 g·L-1、KH2PO4 0.20 g·L-1、MgSO4 0.20 g·L-1、MnSO4 0.03 g·L-1、Ca Cl2 0.10g·L-1、pH 7.00、温度30.26℃、转速150.00 r·min-1、装液量60%、接种量1%。在此条件下摇瓶培养24 h,理论测算菌浓度为1.24×109 CFU·mL-1,实测值为1.19×109CFU·mL-1,两者无显著性差异(P0.05),表明通过响应面法法优化培养参数具有一定的指导意义。2、将以上获得的优化培养参数运用于2 L和50 L的发酵罐系统,探究A4菌在发酵罐培养中可能存在的“放大效应”。结果显示,在发酵系统中培养A4菌时溶氧对其生长影响较大,明确2 L发酵罐系统的转子转速应控制为600 r·min-1,无菌空气通气量4 L·min-1;50 L发酵罐的转速为500 r·min-1,无菌空气通气量为30L·min-1,罐压控制为0.03-0.05 MPa。在上述条件下A4菌发酵培养24 h,2 L和50L发酵罐系统的菌浓度分别6.23×109 CFU·mL-1和4.47×109 CFU·mL-1。3、利用50 L发酵罐系统对A4菌进行培养,将发酵原液以及后处理产物(菌粉、上清液、上清+菌粉和菌粉活化液)分别置于锥状斯氏藻、海洋原甲藻和io形多甲藻的藻液中共培养10 d,分析它们对甲藻生长的抑制效果。结果显示,不同类型发酵产物对三种甲藻均有良好的抑制效果,其中,菌粉活化组和发酵原液组的抑藻效果最优,对锥状斯氏藻的抑藻率均为100%,对海洋原甲藻分别为99.39%和99.88%,对io形多甲藻为92.36%和58.44%。基于生产、储存及运输等实际情况的考虑,甲藻溶藻菌A4可选择生产粉剂型菌剂,在使用前对菌粉进行简单活化即可保证其对甲藻的抑制效果。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X172

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