Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1 Микроводоросли как перспективный источник возобновляемой биомассы 11
1.2 Краткий исторический очерк исследований по биотехнологии микроводорослей 13
1.3 Поиск и критерии выбора перспективного штамма микроводорослей для получения липидов 14
1.4 Культивирование микроводорослей 19
1.4.1 Факторы, влияющие на накопление и состав биомассы микроводорослей 19
1.4.2 Влияние состава среды на накопление липидов микроводорослями 20
1.4.3 Использование сточных вод для культивирования микроводорослей 24
1.5 Исследование метаболизма микроводорослей при различных типах питания (фотоавтотрофный, гетеротрофный и миксотрофный) 27
1.5.1 Фотоавтотрофное питание 29
1.5.2 Гетеротрофное питание 32
1.5.3 Миксотрофное питание 33
1.6 Системы культивирования микроводорослей 34
1.7 Подходы к получению биодизельного топлива из липидов микроводорослей 37
Глава 2. Материалы и методы исследования 43
2.1 Материалы 43
2.1.1 Реактивы 43
2.1.2 Оборудование 43
2.1.3 Штаммы микроводорослей 45
2.1.4 Среды для культивирования микроводорослей 45
2.2 Методы 46
2.2.1 Выделение чистых культур микроводорослей 46
2.2.2 Исследование свойств микроводорослей 48
2.2.3 Определение кинетических параметров культивирования и продуктивности микроводорослей 50
2.2.4 Экстракция липидной фракции микроводорослей 51
2.2.5 Подготовка образцов для метаболического профилирования 52
2.2.6 Подготовка образцов для анализа состава жирных кислот экстрактов липидов микроводорослей 52
2.2.7 Приготовление биокатализатора методом ПСФА 53
2.2.8 Биокаталитическая переэтерификация липидов микроводорослей 53
2.2.9 Центральный композиционный план эксперимента биокаталитической переэтерификации липидов микроводоросли Micractinium IC-76
2.2.10 Аналитические методы 55
2.2.11 Статистическая обработка результатов 60
Глава 3. Выделение штаммов микроводорослей из природных источников и таксономическая идентификация 61
3.1 Выделение чистых культур микроводорослей из природных образцов 61
3.2 Видовая идентификация чистых культур микроводорослей 63
Глава 4. Исследование свойств штаммов микроводорослей, продуцирующих липипиды, при фотоавтотрофном культивировании 68
4.1 Первичный отбор штаммов микроводорослей по накоплению нейтральных липидов при фотоавтотрофном культивировании 69
4.2 Фотоавтотрофное культивирование микроводорослей в колбах на среде BBM 73
4.2.1 Анализ состава липидов микроводорослей при фотоавтотрофном культивировании 73
4.2.2 Оценка содержания белка и углеводов в биомассе микроводорослей 78
Глава 5. Исследование свойств микроводорослей при миксотрофном культивировании и сравнительное метаболическое профилирование штаммов, продуцирующих липиды, при культивировании на стерилизованных муниципальных сточных водах 80
5.1 Первичный отбор штаммов микроводорослей по накоплению биомассы и нейтральных липидов при миксотрофном культивировании 81
5.2 Миксотрофное культивирование микроводорослей в колбах на среде MWW 87
5.2.1 Анализ ХПК, содержания N-NH4 и P-PO4 в среде при миксотрофном культивировании микроводорослей 87
5.2.2 Анализ состава липидов микроводорослей при миксотрофном культивировании 90
5.2.3 Анализ метаболизма микроводорослей при миксотрофном культивировании на стерилизованных муниципальных сточных водах 93
Глава 6. Сравнительный анализ свойств выделенных микроводорослей при фотоавтотрофном и миксотрофном способах культивирования 100
Глава 7. Наработка партии биомассы микроводоросли Micractinium sp. IC-76 в лабораторной установке и биокаталитическая переэтерификация полученных липидов в МЭЖК 105
7.1 Исследование динамики накопления липидов штаммом микроводоросли Micractinium sp. IC-76 при наработке партии биомассы в лабораторной установке 106
7.2 Определение оптимального времени проведения реакции переэтерификации липидов Micractinium sp. IC-76 с использованием ПСФА 111
7.3 Разработка регрессионной модели и оптимизация параметров процесса переэтерификации с использованием RSM 112
7.4 Оптимизация параметров процесса переэтерификации с использованием RSM 116
7.5 Исследование операционной стабильности биокатализатора 120
Заключение 123
Выводы 126
Список сокращений 127
Благодарности 130
Список литературы 131
Приложение А 155
