在平板光生物反應器中通過促進蛋白核小球藻的碳氮代謝凈化水產養殖廢水并生產優質蛋白質

雖然利用微藻處理廢水是一種經濟、環保的策略,但仍面臨著嚴格的排放標準和高價值生物質開發的挑戰。在平板光生物反應器中,通過紅色 LED 燈和淀粉添加改善了蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 處理羅非魚養殖廢水 (T-AW) 的碳氮代謝能力,并同時生產了蛋白質。在室外溫度下,使用紅色LED燈來提高了營養物的去除率,但除總氮外,其它污染物濃度均不滿足排放標準。加入淀粉后,平板光生物反應器對總磷、總氮、化學需氧量和總氨氮的去除率分別為85.15%、96.96、88.53和98.01%,達到排放標準;與此同時蛋白質產量也達到0.60 g/L。代謝組和轉錄組分析表明,紅光促進了Embden-Meyerhof-Pranas途徑和三羧酸循環的碳通量,并上調了編碼α-淀粉酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脫氫酶、硝酸鹽轉運蛋白和銨轉運蛋白的基因水平,這促進了營養物質的去除并為蛋白質生物合成提供了氮源。此外,收獲的蛋白核小球藻富含62%的必需氨基酸和豐富的生物燃料脂質成分。本研究通過協同調節微藻的碳氮代謝,為室外廢水處理和蛋白質生產提供了新的方向。

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