富油微藻能够有效地利用太阳能生产生物柴油,从而实现从无机碳到有机碳的绿色转化。然而,在提高油脂产量的同时降低微藻培养过程的能耗,是实现微藻生物柴油商业规模化生产的关键。本文选择能够耐受较高浓度CO2的Chlorella sp.作为模型生物,探讨了在气升式光生物反应器中微藻培养条件的优化及能量利用效率提高的问题,并对下游脂质提取技术和脂肪酸分析进行初步研究。与以往许多相关研究不同,本文从能量利用而不仅是生物产量的角度来考察整个培养过程,希望为以微藻为原料的生物柴油生产提供有价值的借鉴。通过对比不同CO2浓度和光照条件下Chlorella sp.生长情况,发现CO2浓度提高和光照强度的增大都能显著促进其生长速率的提高。同时光源会影响碳源的利用,因光照强度的差异,外置光源和内置光源的最适二氧化碳浓度分别为10%(v/v)和5%(v/v),最大生物量浓度分别为3.68 g/L,0.47 g/L。当保持CO2浓度为5%时,Chlorella sp.在光强为15.6 W/m2时获得最大生物量浓度和最大生物产量,分别为3.63g/L和246.35 mg/(L·d)。由于光照较弱,内置光纤的净产量仅为28.30 mg/(L·d),然而与外置光源相比侧光光纤能够将光更有效地分散于培养基中,其光能利用率大大提高。消耗相同能量时,内置光源系统的生物产量较外置光源提高了8.6～25.6倍,在适宜的通气速率下(0.6 L/min),单位能耗生物产量最高可达4.40g/(W·d)。氮饥饿能促进脂质积累但不利于生物产量的提高,缺乏氮源时Chlorella sp.可能利用叶绿素等作为胞内氮源,随着氮饥饿的延长叶绿素a浓度降低。当培养基中NaNO3和柠檬酸铁铵浓度分别为1.5 g/L和6 mg/L时,脂质产量可达到最大值5.66 mg/(L·d)。 Chlorella sp也能够在有机物和光源同时存在时进行混合代谢,在模拟生活污水中比生长率及油脂产量分别达到0.0033d-1和6.96 mg/(Ld),污染物去除率达到95%以上。研磨、超声、反复冻融和酸热均能达到不同程度的细胞破壁效果,其中超声处理的破壁率最高达到65.25%。四种有机溶剂中,乙醇溶剂的提取效果最优,在60。C时获得22.00%的最大油脂得率。Chlorella sp.的脂肪酸中C16和C18占主要优势,多元不饱和脂肪酸酸含量相对较少,能够满足一些商用生物柴油的标准。另外,不同提取溶剂和培养条件均会对脂肪酸组成和含量产生影响。因此,我们可以根据需求定向地选择有机溶剂和培养条件来优化生物柴油产品的品质。