產(chǎn)蛋白微藻Desmondesmus sp.ZM-3降解養(yǎng)豬廢水及其資源化研究

趙昕悅，劉 妍，孟祥偉，黨 斌，薛 瑩，李 航，李 備，侯 寧，李春艷*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030；2.長春長光辰英生物科學儀器有限公司，長春 130033）

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖廢水大量排放給環(huán)境治理帶來巨大壓力。以養(yǎng)豬廢水為例，未經(jīng)處理的廢水中氮、磷含量較高，如果不加以處理，排入水體后導致水體富營養(yǎng)化，對人體造成巨大危害。當前的傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖廢水處理方法主要包括物化法和微生物法兩種[1]。物化方法對畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、COD、重金屬有一定去除能力，但處理成本高，缺少實際應用經(jīng)驗，目前仍處于測試階段[2]。微生物法雖對畜禽養(yǎng)殖廢水中COD 去除效率較高，但對氮、磷去除效果并不理想，且運行過程復雜，設(shè)備構(gòu)建成本高，占地面積大，資源化產(chǎn)物產(chǎn)率低[1]。例如，李東偉等采用投藥氣浮-UASB-SBR 組合工藝處理馬鈴薯淀粉廢水，出水水質(zhì)達標排放，但運行過程中僅提取約4.0 kg·t-1蛋白飼料,資源化利用效率明顯偏低[3]。

近年來微藻處理模式日益受關(guān)注。微藻種類多，廣泛存在于自然界各類水環(huán)境中，具有環(huán)境適應能力強、生長周期短、養(yǎng)殖成本低、光和效率高、對氮磷耐受力強等優(yōu)點[4]。微藻在合適溫度和光照等條件下利用養(yǎng)豬廢水，收獲較高生物質(zhì)產(chǎn)量。微藻還可高效去除廢水中COD、氮、磷等污染物，同時產(chǎn)生大量蛋白質(zhì)、多糖、油脂等生物質(zhì)能源，這些資源化產(chǎn)物可作為飼料、肥料、生物質(zhì)燃料等[5]。因此，將廢水處理與微藻培養(yǎng)相結(jié)合，將是畜禽養(yǎng)殖廢水處理領(lǐng)域未來發(fā)展方向。

利用廢水培養(yǎng)微藻并生產(chǎn)蛋白質(zhì)、多糖、油脂、色素、維生素等有價值化合物，并應用于生產(chǎn)化妝品、食品、飼料、藥物等是目前微藻研究中一個十分重要且極具前景的領(lǐng)域。本文研究的眾多資源化產(chǎn)物已在各個領(lǐng)域發(fā)揮不同作用，其中酶制劑生產(chǎn)和利用是蛋白質(zhì)資源化利用的新興方向；微藻蛋白中存在許多活性肽和多糖成分，由于高價值多肽和復合多糖在抗氧化和抗腫瘤方面存在較大效用，例如，黃永梅等從海洋微藻中分離出多肽和多糖，這些活性物質(zhì)對結(jié)腸直腸癌癥起到一定預防作用[6]；此外，利用微藻生產(chǎn)生物柴油也是一種高效的生物質(zhì)能獲取方法，通常利用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)、超臨界甲醇脂交換法或高溫高壓液化技術(shù)將微藻產(chǎn)生的油脂轉(zhuǎn)化成生物柴油，并應用于工業(yè)生產(chǎn)中[7-8]。

本研究利用單細胞分選儀PRECI SCS（型號HOOKE P30）直接分選目標單細胞微藻ZM-3，單細胞擴大培養(yǎng)后進行鑒定。研究篩選微藻ZM-3理化性質(zhì)，探索ZM-3 產(chǎn)油脂、蛋白質(zhì)及多糖能力。通過單因素試驗，從溫度、pH、廢水濃度、光照時間、光照強度、碳氮比等方面，研究養(yǎng)豬廢水中COD、總氮、總磷含量，研究不同條件變化對微藻降解養(yǎng)豬廢水能力的影響。本研究可為基于微藻培養(yǎng)的蓄禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)提供理想藻種和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗試劑：酒石酸銻氧鉀、氫氧化鈉、氯化氫、硫酸、抗壞血酸、過硫酸鉀、重鉻酸鉀、鉬酸銨等，其中化學試劑純度均為分析純，試驗用水為去離子水。

試驗儀器：單細胞分選儀器（型號HOOKE P30）、生化培養(yǎng)箱（型號BSP-100）、可見分光光度計（型號UV-1800PC）、磁力攪拌器（型號MSB-1C）、COD 消解儀（型號58-3C）、高溫滅菌鍋（型號LDZX-30KBS）、離心機（5417R）和水浴鍋（DK-24）等。

樣品采集：試驗所需微藻源為哈爾濱周邊哈爾濱市三寶種豬場附近人工濕地水體。

微藻培養(yǎng)基：采用BG-11 培養(yǎng)基，培養(yǎng)基組分為1.5 g·L-1NaNO3；0.075 g·L-1MgSO4·7H2O；0.036 g·L-1CaCl2·2H2O；0.006 g·L-1C6H8O7；0.006 g·L-1C6H8FeNO7；0.000049 g·L-1Co(NO3)2·6H2O；0.000079 g·L-1CuSO4·5H2O；0.001 g·L-1EDTA；0.00286 g·L-1H3BO3；0.04 g·L-1K2HPO4·3H2O；0.02 g·L-1Na2CO3；0.00039 g·L-1Na2MoO4·2H2O；0.00181 g·L-1MnCl2·H2O；0.000222 g·L-1ZnSO4·7H2O。

養(yǎng)豬廢水：試驗所用養(yǎng)豬廢水配方及成分見表1。

表1 不同初始COD濃度養(yǎng)豬廢水指標Table 1 Piggery wastewater index with different initial COD concentrations （g）

1.2 方法

1.2.1 單細胞分選

本研究利用激光誘導向前轉(zhuǎn)移（Laser-induced forward transfer，LIFT）單細胞分選技術(shù)，將收集水樣充分混合均勻，取0.5 μL 樣品于分選芯片上，通過單細胞分選儀收集細胞顯微成像。其后，在顯微成像中定位目標微藻單細胞并分離和接收單細胞。將接收器接收的微藻單細胞轉(zhuǎn)移至含有3.0 g·L-1葡萄糖BG-11 液體培養(yǎng)基的細胞培養(yǎng)管中，置于振蕩培養(yǎng)箱中30 ℃，400 r·min-1轉(zhuǎn)速，24 h 光照培養(yǎng)。若單細胞成功增殖，則將此藻液繼續(xù)轉(zhuǎn)移至含有3.0 g·L-1葡萄糖BG-11 液體培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng)。從擴大培養(yǎng)后藻液中轉(zhuǎn)移15 μL藻液于BG-11 固體培養(yǎng)基中開展三區(qū)劃線，直至出現(xiàn)單藻落。

1.2.2 目標微藻18S rRNA鑒定

在含有BG-11 固體培養(yǎng)基平板上取三代純化后單藻落，使用Easy Pure TM Plant Genomic DNA Kit（購自北京全式金生物技術(shù)有限公司）提取微藻總DNA，采用通用引物18SF（5'CCTGGTTGATCCTG CCAG 3'）和18SR（5'TTGATCCTTCTGCAGGTTCA 3'）作PCR 擴增后，送至北京六合華大基因科技有限公司作18S rRNA 測序。測序序列在NCBI 數(shù)據(jù)庫中作Blast比對分析，采用MEGA7構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

1.2.3 微藻生物量測定

本研究采用光密度（OD）法測定微藻生物量，將藻液室溫培養(yǎng)42 h，每隔2 h在波長680 nm處測量藻液OD值，記錄并繪制其生長曲線[9]。

1.2.4 微藻理化性質(zhì)檢測

本研究選用考馬斯亮藍法、蒽酮比色法和有機溶劑萃取法分別檢測分析微藻中蛋白質(zhì)、多糖和油脂含量[10-12]。

1.2.5 單因素試驗

選用單因素設(shè)計研究溫度、pH、養(yǎng)豬廢水濃度、光照時間、光照強度和碳氮比對微藻去除養(yǎng)豬廢水能力的影響。首先，配置養(yǎng)豬廢水，調(diào)節(jié)溶液pH，放入轉(zhuǎn)子后高壓蒸汽滅菌廢水。取10 mL藻液，離心處理后棄上清，將藻細胞轉(zhuǎn)入養(yǎng)豬廢水中培養(yǎng)，待開展試驗時，分別于12、24、36、48、60 h 取樣，每次取樣20 mL，離心取上清，分析微藻去除養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 能力。其中，按照表2所示控制條件作單因素試驗，依次改變溫度、pH、廢水濃度、光照強度、光照時間、碳氮比6個條件，當改變試驗中某一因素時，固定其他因素條件不變，探究這6個環(huán)境因素對微藻降解廢水中污染物的能力。

表2 單因素試驗控制條件Table 2 Single factor experiments

2 結(jié)果與分析

2.1 單細胞分選

如圖1a和b中分選過程所示，采用PRECI SCS單細胞分選儀識別目標藻細胞，分選前在載物臺上對微藻單細胞完成精準定位，分選中利用LIFT技術(shù)對目標單細胞微藻進行彈射分選，儀器接收系統(tǒng)自動收集目標單細胞，分選后原目標藻細胞位置消失，其他細胞無變化。本研究方法是一種非侵入式方法，對目標細胞幾乎無影響，被采集器收集的單細胞可用于后續(xù)研究。

2.2 微藻ZM-3鑒定

提取微藻ZM-3 基因組DNA，PCR 擴增其18S rRNA序列并測序，通過NCBI將測序所得序列進行Blast比對，并用MEGA 7軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，見圖1c。結(jié)果顯示，ZM-3 與Desmodesmussp. GM4a（AB917128.1）、Desmodesmussp.GB1a（AB917097.1）、Desmodesmusabundans strain CCAP（MW471025.1）相似，相似度為99.94%。因此，經(jīng)分子生物學鑒定該微藻屬于柵藻屬，并將其命名為Desmondesmussp.ZM-3，GenBank登錄號為MZ570911。

2.3 微藻ZM-3生長

如圖1d 中所示，在42 h 內(nèi)培養(yǎng)并測定微藻ZM-3 光密度，發(fā)現(xiàn)其OD680在0.035～0.237 之間變化。在2～28 h內(nèi)OD680呈持續(xù)增加趨勢，由0.035指數(shù)增長至0.237，因為微藻ZM-3 在短暫調(diào)整期過后立即進入對數(shù)生長期；而28～32 h微藻生長保持穩(wěn)定狀態(tài)，OD680保持不變；在32 h 后OD680呈急速下降趨勢，微藻進入衰亡期。

圖1 ZM-3分選、培養(yǎng)及鑒定Fig.1 Sorting,culture,and identification of ZM-3

2.4 理化性質(zhì)

微藻收集方式包括離心法、沉淀法、絮凝法等，本研究采用獲取微藻效率最高的離心法回收藻種。理化性質(zhì)試驗結(jié)果表明，柵藻ZM-3在處理養(yǎng)豬廢水同時，每克細胞還產(chǎn)生蛋白質(zhì)201.9 mg、多糖139.1 mg 和油脂41.5 mg。與其他研究[13-14]相比，本研究選用微藻產(chǎn)蛋白能力較強，產(chǎn)多糖能力次之，并產(chǎn)生少量油脂。

在藻細胞中，蛋白質(zhì)是細胞膜結(jié)構(gòu)主要成分，且在生產(chǎn)代謝中發(fā)揮十分重要作用，例如藻蛋白可作為光合作用催化酶。本研究分選得到ZM-3是一株產(chǎn)蛋白微藻，可在廢水處理同時產(chǎn)生201.9 mg·g-1蛋白質(zhì)。

此外，碳水化合物可附著在蛋白質(zhì)或脂類上形成復合多糖，成為微藻細胞資源化重要產(chǎn)物。本研究發(fā)現(xiàn)，柵藻ZM-3 可產(chǎn)生139.1 mg·g-1多糖，包括單糖、寡糖和多糖等，可應用于醫(yī)藥、食品、個人護理品、飼料等行業(yè)。本研究選用有機溶劑萃取法從柵藻ZM-3 中提取41.5 mg·g-1油脂，后續(xù)可繼續(xù)轉(zhuǎn)化為生物燃料，如生物柴油、生物質(zhì)油、乙醇、脂肪酸、氫氣等。

2.5 不同條件柵藻ZM-3對養(yǎng)豬廢水降解能力研究

2.5.1 不同溫度

溫度是影響柵藻生長代謝最重要因素之一，柵藻生長最適溫度一般為22～30 ℃[15]。由圖2 可知，不同溫度下柵藻ZM-3 對養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 降解能力相似，升高溫度可提高柵藻ZM-3 降解污染物能力，但過高溫度也導致微藻對COD、TN、TP 降解率降低，因此存在一個最適溫度區(qū)間。在20～30 ℃時，ZM-3 對養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 去除率均呈現(xiàn)較高水平，在這一溫度范圍內(nèi)柵藻生長代謝速度快、生物量高，因此降解效率高，超過30 ℃后去除率均有所下降。在24 h，溫度30 ℃時，ZM-3 對COD、TN、TP 降解率最高，分別達到62.57%、44.26%、55.82%，因此，在實際應用中控制溫度條件在25～35 ℃，更有利于柵藻ZM-3去除廢水中COD、TN、TP。

圖2 不同溫度對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響Fig.2 Effects of different temperatures on the ability of ZM-3 to degrade pig wastewater

2.5.2 不同pH

pH 作為一種常見環(huán)境因子，也對柵藻生長代謝產(chǎn)生較大影響，柵藻生長最適pH在6～8。李飛等提出微藻生長中無機碳以重碳酸鹽和碳酸鹽形式存在，生長過程中微藻吸收二氧化碳釋放氫氧根，使環(huán)境呈弱堿性；較高pH影響微藻生長，促進氨氮解吸去除和總磷沉淀化[16]。由圖3可知，本研究pH由5升至7時，COD、TN、TP降解率隨之升高，而繼續(xù)升高pH導致降解率有所下降，這可能是因偏堿性環(huán)境影響柵藻某種胞外酶活性從而危害其生長代謝所致。綜上所述，柵藻ZM-3 降解COD、TN、TP最適條件為在pH 7時，最高降解率分別可達64.75%、45.61%、57.61%。在后續(xù)應用中若控制pH在6～8則更利于柵藻ZM-3凈化養(yǎng)豬廢水。

圖3 不同pH對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響Fig.3 Effects of different pH on the ability of ZM-3 to degrade pig wastewater

2.5.3 不同廢水濃度

由于不同養(yǎng)豬廢水濃度影響營養(yǎng)元素如碳、氮、磷、鉀、鈉、鎂含量，柵藻生長代謝直接受到這些營養(yǎng)物質(zhì)濃度的影響，進而影響其對廢水中COD、TN、TP 的降解能力。由圖4 可知，12 h時，取樣測得柵藻ZM-3對廢水降解率隨廢水濃度變化不明顯，結(jié)合圖4生長曲線變化規(guī)律，這可能是時間較短導致柵藻在廢水中未穩(wěn)定生長。12 h后，隨廢水濃度增加，ZM-3 對養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 降解率也逐漸提高。Michalis-Menten 酶動力模型提出隨廢水濃度升高微藻吸收污染物能力增強，當濃度達到一定值時，微藻吸收速率趨于穩(wěn)定。本研究中隨廢水濃度升高，柵藻ZM-3 也符合以上規(guī)律，其中柵藻降解污染物最佳廢水濃度為600 mg·L-1，在實際大規(guī)模廢水處理中可適當調(diào)節(jié)水體濃度，實現(xiàn)柵藻ZM-3高效應用。

圖4 不同廢水濃度對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響Fig.4 Effects of different wastewater concentrations on the ability of ZM-3 to degrade pig wastewater

2.5.4 不同光照強度和光照時間

微藻作為一種光自養(yǎng)型生物，光強和光照時間直接影響柵藻光合速率，進而影響微藻生長及降解廢水。如圖5 所示，柵藻ZM-3 對養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 降解能力與光照強度和光照時間均呈正比，可能因柵藻ZM-3光合作用直接受光照影響，光合作用過程中完成COD、TN、TP 的吸收。而在48和60 h時，隨光強及光照時間增加，ZM-3對廢水降解率呈下降趨勢，一方面可能是光強上升到一定程度造成的光損傷有損微藻細胞結(jié)構(gòu)，降低微藻生物量積累，進而導致微藻對廢水降解能力變低[17]；另一方面可能是微藻密度過高遮擋光透射，產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象，導致藻生物量降低，影響微藻對廢水中污染物的降解[18]。綜合試驗數(shù)據(jù)可知，柵藻ZM-3 在光照強度6 000 lx 和光照時間24 h 時，對COD、TN、TP 最高降解率分別可達62.57%，44.26%和55.82%，在實際應用中可控制光照強度在6 000 lx 和光照時間在24 h。

圖5 不同光照強度和光照時間對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響Fig.5 Effects of different light intensity and light time on the capacity of ZM-3 to degrade pig wastewater

2.5.5 不同碳氮比

不同碳氮比對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響如圖6 所示，廢水中不同碳氮比對微藻降解COD、TN 和TP 差異明顯。其中，當碳氮比為4∶3時，微藻ZM-3 對COD 去除效果最佳，降解率為62.57%；當碳氮比為8∶1時，微藻ZM-3對TN去除效果最佳，降解率為46.72%；當碳氮比為16∶1時，微藻ZM-3 對TP 去除效果最佳，降解率為68.34%。范同強等研究發(fā)現(xiàn)，氮源不足導致藻細胞內(nèi)胡蘿卜素及葉綠素含量有所降低[19]，因此可推斷氮含量低會降低柵藻ZM-3光合速率，其生長代謝能力隨之減弱。在生產(chǎn)應用中，應根據(jù)實際污水處理需求適當控制廢水中碳氮比，實現(xiàn)污水中污染物高效轉(zhuǎn)化。

圖6 不同碳氮比對柵藻ZM-3降解養(yǎng)豬廢水能力的影響Fig.6 Effects of different C/N ratio on the ability of ZM-3 to degrade pig wastewater

3 討 論

3.1 Desmondesmus sp.ZM-3單細胞分選

傳統(tǒng)平板劃線分離方法分離周期長、分離操作密集且不適用于99%以上未培養(yǎng)微生物的分選操作。因此，迫切需要一種高效的微生物分選方法。目前，部分研究采用熒光活化細胞分選法（Fluorescence-activated cell sorting,FACS）篩選和分離微藻單細胞。然而，F(xiàn)ACS 在分選過程中可能破壞脆弱或受壓力的細胞結(jié)構(gòu)，增加單細胞分選后擴大培養(yǎng)難度。利用LIFT 系統(tǒng)可精確定位目標單細胞，直接從復雜樣本中分離目標單細胞。該系統(tǒng)分選單細胞無需外部標記分子，可將對目標分離細胞的負面影響降到最低，使分選后微藻單細胞有擴大培養(yǎng)的可能。本研究結(jié)果表明，Desmondesmussp.ZM-3 經(jīng)LIFT 系統(tǒng)分選后開展大規(guī)模培養(yǎng)。因此，LIFT 系統(tǒng)可作為一種結(jié)合單細胞分選技術(shù)作微藻分選的新方法。

3.2 Desmondesmus sp. ZM-3 廢水降解及資源化研究

隨環(huán)境友好型需求日益增長，養(yǎng)豬廢水合理處理和資源化研究逐步成為焦點。生物技術(shù)作為相對廉價的處理技術(shù)，如膜生物反應器、人工濕地和高速率藻池近年來成為研究熱點。但人工濕地等處理技術(shù)僅局限于廢水處理效果。然而，基于微藻的生物處理技術(shù)不僅具有廢水生物修復能力，且可積累生物質(zhì)組分（蛋白質(zhì)等）。本研究中，Desmondesmussp. ZM-3 對養(yǎng)豬廢水中碳、氮和磷有較高處理效果，且同時在藻細胞中積累具有資源化價值的生物質(zhì)（油脂41.5 mg·L-1、蛋白201.9 mg·L-1和多糖139.1 mg·L-1）。李亞麗等研究也表明，微藻可有效去除養(yǎng)豬廢水中碳、氮、磷等物質(zhì)，并在能源、食品、藥物等方面具有資源化價值[20]。與其他研究相比，本研究選用的微藻產(chǎn)蛋白能力較強，產(chǎn)多糖能力次之，并產(chǎn)生少量油脂。結(jié)果表明，Desmondesmussp. ZM-3 在食品和醫(yī)藥方面應用價值較高。

3.2.1 Desmondesmus sp.ZM-3產(chǎn)蛋白

近年關(guān)于產(chǎn)蛋白微藻研究中，王浩華測定紅藻G.sulphuraria074G 蛋白產(chǎn)率發(fā)現(xiàn)，在相同培養(yǎng)條件下，其蛋白產(chǎn)量可達到17.25 mg·L-1，而本文所篩選得到柵藻ZM-3 蛋白產(chǎn)量相比074G 仍高出2.94%[21]。D'Este 等以海帶為基質(zhì)培養(yǎng)異養(yǎng)微藻C.protothecoides，其蛋白質(zhì)產(chǎn)量為（0.07±0.06）g·L-1，相對本研究柵藻ZM-3 蛋白產(chǎn)量低13.1%[22]。微藻蛋白中含有多種活性肽成分，大多是具有高利用價值的功能活性多肽。此外，微藻蛋白中還含有卵清蛋白、乳球蛋白等優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，是哺乳動物無法合成的必需氨基酸，因此被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）列為21 世紀綠色食品。李孟研等從微藻裂殖壺菌中酶解得到的肽混合物（MESH）可用于治療水產(chǎn)魚類腸道炎癥[23]。因此推測，柵藻ZM-3 中多肽也可能具有抗氧化、抗癌癥功能，且其微藻蛋白在生物制藥、抗氧化功能食品加工和化妝品等領(lǐng)域也將具有一定應用價值和發(fā)展前景。

3.2.2 Desmondesmus sp.ZM-3產(chǎn)多糖

微藻多糖作為微藻通過光合及代謝合成的一種有機質(zhì)，大多具有生物活性。且微藻中多糖種類多樣，研究發(fā)現(xiàn)其主要具有抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、抗炎免疫、降血糖、調(diào)血脂等多種生物活性作用[24]。某些多糖還具有抗炎癥和潤膚作用，可廣泛應用于化妝品中。周妍等研究5 種海洋微藻多糖對小鼠體外免疫細胞功能的影響，從中篩選出免疫調(diào)節(jié)活性較強的紫球藻多糖，其具有增強吞噬細胞的吞噬功能，進而增強小鼠體外免疫活性功能[25]。因此推測，ZM-3 產(chǎn)多糖可能具備抗氧化、增強免疫等功能，其應用價值有待發(fā)現(xiàn)及推廣。

3.2.3 Desmondesmus sp.ZM-3產(chǎn)油脂

由微藻產(chǎn)油脂轉(zhuǎn)化而來的生物燃料可通過熱裂解生物質(zhì)等技術(shù)得到長鏈脂肪酸的單烷基酯，是一種非常重要的可再生資源，且效能高、污染少。油脂還以脂肪酸形式形成生物柴油，與動植物生產(chǎn)生物柴油相比，微藻產(chǎn)油效率高，不占用耕地，在國內(nèi)外研究較多[26-27]?？姇粤岬壤卯悩愚D(zhuǎn)化細胞工程技術(shù)獲取小球藻細胞，熱解小球藻獲得生物質(zhì)燃油熱值高達33 MJ·kg-1，油脂含量高達55%，其后再通過蒸餾干燥萃取等方式獲得生物柴油[28]。柵藻ZM-3 中也存在此微藻油脂，可通過同樣手段提取生物柴油用于生產(chǎn)生活。近年來，世界多家化工石油公司已致力于微藻生產(chǎn)生物柴油領(lǐng)域，雖然目前存在產(chǎn)油率低和成本高等問題，但隨著技術(shù)不斷進步，微藻產(chǎn)油在未來必然會進入工業(yè)化生產(chǎn)階段。

3.3 Desmondesmus sp.ZM-3單因素研究

任何軍等研究證實環(huán)境因素之間的影響并不獨立，存在相互作用[29]。然而，本研究通過控制單一環(huán)境因素變化，研究其對Desmondesmussp.ZM-3降解效果的影響，結(jié)果具有一定局限性。通過模型綜合研究多環(huán)境因素的相互影響是進一步研究方向。此外，如何平衡廢水降解和資源回收可能是一個有待解決的問題。Gu?tin等發(fā)現(xiàn)提高廢水處理效果同時，資源化效果明顯降低[30]。同時，也有研究為提高資源化效果，廢水處理效果不甚理想。因此，如何同時提高生物質(zhì)積累和廢水處理是未來研究方向。

4 結(jié)論

本研究對ZM-3開展單細胞分選、18S rRNA鑒定、理化性質(zhì)檢測和單因素試驗，并探討其資源化利用產(chǎn)物應用以及環(huán)境因子對污水降解能力的影響，得到以下結(jié)論：

a.通過無需標記、快速簡便的單細胞分選方式得到目標藻細胞，擴大培養(yǎng)后經(jīng)18S rRNA 鑒定可知該微藻屬于柵藻屬，并將其命名為Desmondes?mussp.ZM-3。

b. 對Desmondesmussp. ZM-3 細胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)、多糖、油脂作定量分析，結(jié)果顯示ZM-3對廢水資源化利用產(chǎn)生的蛋白質(zhì)含量較高，達到201.9 mg·g-1，含有多糖139.1 mg·g-1，油脂41.5 mg·g-1。作為一株產(chǎn)蛋白柵藻，ZM-3在食品生產(chǎn)和生物制藥等方面經(jīng)濟價值較高。

c.Desmondesmussp. ZM-3 在30 ℃，pH 7，廢水濃度為600 mg·L-1，光照強度6 000 lx，光照時間24 h條件下，對養(yǎng)豬廢水中COD、TN、TP 降解率最高。若后續(xù)應用柵藻ZM-3開展大規(guī)模廢水處理過程中，控制條件因素指標可增強ZM-3對污染物降解能力，提高污水凈化效率。