Microalgae cultivation using nitrogen containing wastewater without dilution -Improvement of NH3 tolerance by increasing intracellular pH-

使用未经稀释的含氮废水培养微藻 -通过增加细胞内 pH 值提高 NH3 耐受性 -

基本信息

批准号：
21K20452
负责人：
関根睦実
金额：
$ 2万
依托单位：
Soka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-08-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初計画では、培地の塩濃度・無機炭素濃度を変えることで微細藻類の細胞内pHの上昇と遊離アンモニア耐性の向上を試み、得られた高い遊離アンモニア耐性を持つ藻類を用いて、廃水の無希釈処理および微細藻類生産の達成を目指していた。しかし、Chlorella sorokinianaを対象とした結果、塩分では細胞内pHは変化しなかった。また、100 mMの無機炭素濃度下で細胞内pHの上昇が確認されたが、無機炭素濃度による阻害を受け十分な増殖を維持できなかった。2022年度は、無機炭素濃度を50 mMに下げて同種を培養したが、対象区と比較して遊離アンモニア耐性の上昇は確認できなかった。培地成分を変えることによる細胞内pHの上昇および遊離アンモニア耐性の向上は困難であることが明らかになった。そこで、1) 細胞内pHの高い種の探索と並行し、廃水を無希釈で用いた微細藻類生産の達成を目指すという当初の大目的に立ち返り、2) アンモニアを酸化し亜硝酸とした無希釈廃水による微細藻類生産の検討、3) 馴養によるC. sorokinianaの遊離アンモニア耐性および細胞内pHの上昇の有無の評価、を試みることにした。1)については、環境水由来の微細藻類のアンモニウム含有培地での増殖を確認したため、今後、単離し、細胞内pHおよび遊離アンモニア耐性の測定を試みる。2)については、アンモニアのみならず亜硝酸も高濃度で微細藻類を阻害することが報告されている。そこで、微細藻類5種の亜硝酸耐性を測定した。その結果、Chlorella sorokinianaおよび藍藻1種で、亜硝酸濃度100 mMにおける80%以上の増殖速度の維持が確認された。この濃度は、対象処理廃水として想定していたメタン発酵消化液の窒素濃度に相当するため、アンモニアを亜硝酸に酸化処理することで、無希釈廃水による微細藻類生産を達成できる可能性がある。

最初的计划是通过改变培养基的盐浓度和无机碳浓度来提高微藻的细胞内pH和游离氨耐受性，并利用所得的具有高游离氨耐受性的藻类来消除废水，从而实现稀释。处理和微藻生产。然而，在 Chlorella sorokiniana 中，细胞内 pH 值并未因盐度而变化。另外，在100mM的无机碳浓度下确认了细胞内pH的增加，但由于无机碳浓度的抑制而不能维持充分的生长。 2022 年，在无机碳浓度降低至 50 mM 的情况下培养同一物种，但与目标图相比，未确认游离氨耐受性增加。很明显，通过改变培养基成分来提高细胞内 pH 值和提高游离氨耐受性是很困难的。因此，1) 在寻找具有高细胞内 pH 值的物种的同时，我们回到了最初的目标，即利用废水实现微藻生产，无需稀释，2) 氧化氨并将其转化为亚硝酸，无需稀释。使用废水生产微藻，3) 评估 C. sorokiniana 的游离氨耐受性以及是否存在因适应而导致的细胞内 pH 值升高。关于1)，由于我们已经确认来自环境水的微藻在含铵培养基中生长，因此我们将尝试分离它们并测量它们的细胞内pH和游离氨耐受性。关于2)，据报道，不仅氨而且亚硝酸盐在高浓度下也会抑制微藻。因此，我们测量了五种微藻的亚硝酸盐耐受性。结果证实，小球藻和一种蓝绿藻在亚硝酸盐浓度为100 mM时保持了80%以上的生长率。该浓度对应于甲烷发酵消化液的氮浓度，假设该消化液是目标废水，因此通过将氨氧化成亚硝酸盐，可以利用未稀释的废水实现微藻生产。