在平板光生物反应器中通过促进蛋白核小球藻的碳氮代谢净化水产养殖废水并生产优质蛋白质

虽然利用微藻处理废水是一种经济、环保的策略,但仍面临着严格的排放标准和高价值生物质开发的挑战。在平板光生物反应器中,通过红色 LED 灯和淀粉添加改善了蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 处理罗非鱼养殖废水 (T-AW) 的碳氮代谢能力,并同时生产了蛋白质。在室外温度下,使用红色LED灯来提高了营养物的去除率,但除总氮外,其它污染物浓度均不满足排放标准。加入淀粉后,平板光生物反应器对总磷、总氮、化学需氧量和总氨氮的去除率分别为85.15%、96.96、88.53和98.01%,达到排放标准;与此同时蛋白质产量也达到0.60 g/L。代谢组和转录组分析表明,红光促进了Embden-Meyerhof-Pranas途径和三羧酸循环的碳通量,并上调了编码α-淀粉酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶、硝酸盐转运蛋白和铵转运蛋白的基因水平,这促进了营养物质的去除并为蛋白质生物合成提供了氮源。此外,收获的蛋白核小球藻富含62%的必需氨基酸和丰富的生物燃料脂质成分。本研究通过协同调节微藻的碳氮代谢,为室外废水处理和蛋白质生产提供了新的方向。

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