CN102492624A - 一种利用氨絮凝微藻的方法 - Google Patents

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一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括如下步骤：在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使培养液的pH值处于碱性范围，静置，微藻絮凝；待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻。另外还包括将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入CO2气体，调节培养液的pH值为酸性，添加1‰的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。该方法絮凝效果显著，耗时短，无金属离子的二次污染，可结合利用烟道气中的CO2实现碳、氮元素双利用。本发明的产业化利用既能缓解温室气体效应，又可降低能源微藻等产业采收成本，而且操作简便，工艺简单，可适用于微藻产业化采收。

Description

一种利用氨絮凝微藻的方法
发明领域
本发明涉及微藻生物技术领域，特别涉及一种利用氨絮凝微藻的方法及其培养液循环再培养的方法。
背景技术
微藻是一类细胞体积小(1-30μm)，密度低(与培养液密度相近似)，表面带有负电荷的单细胞光合自养微生物。由于微藻细胞生化组成、代谢途径的复杂性和多样性，产生的多糖、蛋白质、色素、脂类等具有潜在的营养和药用价值，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。微藻培养简单，单位面积产量高，具有不与人挣粮、不与粮挣地等有点，对环境、资源和经济的可持续发展有着重要的意义。
但是，由于其细胞的特性，采收比较困难、成本高，微藻采收成本占整个产业链条的20-30％。目前采收的方式主要有离心、过滤、气悬浮(申请号：200910202971.3)、添加无机或有机絮凝剂进行絮凝(申请号：200710015212.7；201010205681.7)，在这些絮凝方式当中，均有优缺点，离心对各种藻均有效但耗能大，不利于大规模利用；过滤较为经济，但是堵塞严重且易造成膜的污染；气悬浮操作简便但效果不够彻底；絮凝剂的添加效果显著，但絮凝剂的加入一方面会引入外援化合物或者离子造成水体污染，另一方面影响下游的操作和再次分离的困难，因此研究开发一种效果理想、简单易行、成本低、无污染的新采收方式具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使氨与培养液快速混匀，当培养液的pH值处于碱性范围时，静置所述培养液，微藻絮凝；
步骤二、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻；
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，在步骤二之后还包括步骤三：将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入CO2气体，调节培养液的pH值为酸性，添加1‰的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的氨为氨水和/或氨气。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，氨水的浓度为12～28％。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中搅拌的条件为80～120rmp。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的碱性范围是指pH值为8～11。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的静置时间为0.5～3h。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤三中的热处理为40～120℃加热10min。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤三中的酸性为pH值小于6.5。
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，微量元素的组成，重量(g)/体积(L)比，为：Na2EDTA 4.16，FeCl3·6H2O 3.15，CuSO4·5H2O 0.01，ZnSO4·7H2O 0.022，CoCl2·6H2O 0.01，MnCl2.4H2O 0.18，Na2MoO4·2H2O 0.006，Cyanocobalamin(Vitamin B12)0.0005，Thiamine HCl(Vitamin B1)0.1，Biotin 0.0005，其余为水。
本发明提供了一种利用氨絮凝微藻的方法，包括以下步骤：
1、取培养有微藻的培养液于烧杯中，所述烧杯放置在搅拌器上，如磁力搅拌器，转速为80～120rmp的条件下往微藻培养液中逐滴加入氨水或通入氨气，氨水的浓度为12～28％，氨和培养液快速混匀，用pH计测试培养液的pH值直至培养液的pH值为8～11时，静置0.5～3h，使微藻絮凝；
2、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻；
3、分离出的培养液于沸水浴中加热10min，加热冷却后在pH检测的状态下通入CO2气体，调节培养液的pH值为6.5以下，然后添加75ul 1‰的微量元素，微量元素的组成，重量(g)/体积(L)比，为：Na2EDTA 4.16，FeCl3·6H2O 3.15，CuSO4·5H2O 0.01，ZnSO4·7H2O 0.022，CoCl2·6H2O 0.01，MnCl2.4H2O 0.18，Na2MoO4·2H2O 0.006，Cyanocobalamin(Vitamin B12)0.0005，Thiamine HCl(Vitamin B1)0.1，Biotin 0.0005，其余为水。所述微量元素提供微藻生长过程中所必要的元素，培养液用于循环培养微藻。
本发明提供的一种利用氨絮凝微藻的方法，具有以下突出特点：
1、采用的絮凝剂氨水用量少、絮凝效果快速、显著；静止沉降后上清培养液经过热处理和通入CO2，加入的氨被转化为铵的形式，CO2被转化为HCO3 -形式分别作为氮源、碳源被微藻再次利用，实现了循环培养，降低了成本。
2、本方法采用的氨水不会引入金属离子、难降解化合物等，不形成二次污染，且能缓解温室气体效应。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明做进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
实施例1
1、海洋微藻HTBS-1(High-Tolerance bicarbonate species 1，盐藻属的一种)和微拟球藻Nannochloropsis oculata(Austin，TX，USA)的培养：以1×106的接种量接种于F2培养液中，F2培养液的组成，重量(g)/体积(L)比，为：NaNO30.075，NaH2PO4·2H2O 0.00565，其余为过滤海水。微量元素A5添加1ml，其中A5的组成，重量(g)/体积(L)比，为：Na2EDTA 4.16，FeCl3·6H2O 3.15，CuSO4·5H2O 0.01，ZnSO4·7H2O 0.022，CoCl2·6H2O 0.01，MnCl2.4H2O 0.18，Na2MoO4·2H2O 0.006，Cyanocobalamin(Vitamin B12)0.0005，Thiamine HCl(Vitamin B1)0.1，Biotin 0.0005，其余为试剂水。25±1℃的条件下生长14天；淡水微藻小球藻Chlorella sorokiniana(Austin，TX，USA)的培养：以1×106的接种量接种于不含葡萄糖的BBM(Bold’s Basal Medium)培养液中，25±1℃的条件下生长14天，培养有微藻的培养液用以下述实验，具体步骤为：
2、取市售分析纯氨水5ml，等体积加入蒸馏水，配成稀释溶液a；
3、用烧杯取上述1的培养有微藻的培养液100ml，放于磁力搅拌器上，以80～120rpm进行搅拌，在pH检测状态下，逐滴加入溶液a，直至pH值达到8～11；
4、然后静止放置，分别在0.5h，1h，3h，6h，12h测定距烧杯底部2cm处的OD600；然后利用公式计算絮凝率(％)＝(1-A/B)×100(A：絮凝后的OD600，B：絮凝前的OD600)；
5、取絮凝后的上清液75ml，沸水中水浴10min，冷却后，在pH检测状态下通入100％的CO2气体，并以气石作为气体分散阀，直至pH降低到6.5以下；
6、向处理过的培养液5添加75ul的微量元素；
7、以2×106接种量接种于培养液6中，分别在第0、2、4、6天测定OD600；
实施例2
将大约2ml的实例1中所述稀释液a逐滴加入到100ml培养14天的HTBS-1海洋微藻中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10.8，然后静止沉淀，该藻在0.5-1h絮凝率达到66.8％，6h达到92.4％以上，12h大于96.3％，沉降后的上清倒出备用，收集底部絮凝物。
实施例3
将大约2ml的稀释液a逐滴加入到100ml培养14天的微拟球藻Nannochloropsis oculata中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10.7，然后静止沉淀，该藻在0.5-1h絮凝率达到87.5％，6h达到93.4％以上，12h达到99.2％以上，沉降后的上清倒出备用，收集底部絮凝物。
实施例4
将大约2ml的稀释液a逐滴加入到100ml培养14天的小球藻Chlorellasorokiniana中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10.0，然后静止沉淀，该藻在6h达到38.9％，12h达到50.6％，沉降后的上清倒出，并过滤备用，收集底部絮凝物。
实施例5
取实例2中的上清液，分别以沸水水浴10min，以60ml/min的流速通入100％的CO2，沸水水浴10min后再以60ml/min的流速通入100％的CO2，以1mM的NH4HCO3溶于灭菌后的F2中作为阳性对照，结果表明微藻完全可以利用NH4 +和HCO3 -作为氮源和碳源，且生长良好；微藻培养液循环再利用中，只有沸水浴和通入CO2相组合的情况比较理想，6天后的OD600值是最初的2.1倍，具体参见表1。
表1不同条件处理下的培养液微藻生长趋势(OD600)
Figure 000005
最后需要强调的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使氨和培养液快速混匀，当培养液的pH值处于碱性范围时，静置所述培养液，微藻絮凝；
步骤二、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻。
2.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，在步骤二之后还包括步骤三：将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入CO2气体，调节培养液的pH值为酸性，添加1‰的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。
3.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的氨为氨水和/或氨气。
4.如权利要求3所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中氨水的浓度为12～28％。
5.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中搅拌的条件为80～120rmp。
6.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的碱性范围是指pH值为8～11。
7.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的静置时间为0.5～3h。
8.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤三中的热处理为40～120℃加热10min。
9.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤三中的酸性为pH值小于6.5。
10.如权利要求2所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中，微量元素混合溶液的组成，重量(g)/体积(L)比，为：Na2EDTA 4.16，FeCl3·6H2O 3.15，CuSO4·5H2O 0.01，ZnSO4·7H2O 0.022，CoCl2·6H2O 0.01，MnCl2.4H2O 0.18，Na2MoO4·2H2O 0.006，Cyanocobalamin(Vitamin B12)0.0005，Thiamine HCl(Vitamin B1)0.1，Biotin 0.0005，其余为水。
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