CN102492625B - 一种微藻复合培养液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可实现高密度培养微藻的复合培养液。微藻复合培养液中含有氟代烷基咪唑类化合物，所述氟代烷基咪唑类化合物中含有阳离子氟代烷基咪唑，通式为CnFzmIm+，n=1-8，z=1-（2n+1）。本发明还提供该微藻复合培养液的制备方法和其在微藻株培养中的应用。本发明提供的微藻复合培养液中，由于加入了捕获二氧化碳能力强的离子液体，提高了藻液吸收二氧化碳的能力，从而省略了生物光合反应器中复杂的通气装置，且可以间隔性通气，节约了气体需求量和通气的能耗，所加离子液体不易降解或被微藻吸附，因此可以重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及微生物培养领域，具体涉及微藻复合培养液及其制备方法和应用。
背景技术
微藻是一种自养型生物，依靠光能、以二氧化碳为唯一碳源进行光合作用进行生长。微藻易于人工繁殖，生长速度快，繁殖周期短。有的微藻营养丰富，可以制备保健品和药物。含油量高的微藻可以用来提取油脂制备食用油和生物柴油，有些微藻在光合作用过程中能够产生氢气、甲烷等燃气；微藻还可以净化污水，通过光合作用固定二氧化碳、富集重金属改善环境等。因此，对微藻的研究成为当今国际热点。然而，大规模培养的高成本限制了其在实际中的应用。降低培养成本必须实现高密度培养。
藻类培养过程中常受二氧化碳利用率的限制，特别是高密度培养条件下，无机碳浓度不足会限制藻细胞的生物量，因此需要人工通入二氧化碳补充碳源。目前提高二氧化碳利用率的研究主要集中在改进通气系统和设计生物光合反应器，而这类复杂的系统的建造、运行和维护也提高了培养成本。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术中的缺陷，提供了一种可实现高密度培养微藻的复合培养液。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
微藻复合培养液，所述微藻复合培养液中含有氟代烷基咪唑类化合物，所述氟代烷基咪唑类化合物中含有阳离子氟代烷基咪唑，通式为CnFzmim+，n=1-8，z=1-（2n+1）。
上述微藻复合培养液中，所述氟代烷基咪唑类化合物为1-（1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-（3，3，4，4，4-五氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟乙酸盐和1-（2，2，3，3，4，4，4-七氟取代戊基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种。
上述三种氟代烷基咪唑类化合物由上海成捷化学有限公司定制。
上述微藻复合培养液中，所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比0.01%-50%，优选为5%。
本发明的另一个目的是提供了微藻复合培养液的制备方法，包括以下步骤：将氟代烷基咪唑类化合物加入常用微藻培养液制得。
上述常用微藻培养液可以是现有的任意一种微藻培养液，在中科院水生生物研究所可以购买，也可按照下述列举的几种配方配制：
SE 培养液组成：
f/2培养液组成：
SK培养液组成：
上述的微藻复合培养液的制备方法中，所述氟代烷基咪唑类化合物为1-（1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-（3，3，4，4，4-五氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟乙酸盐和1-（2，2，3，3，4，4，4-七氟取代戊基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种。
上述的微藻复合培养液的制备方法中，所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比0.01%-50%。
本发明的第三个目的是提供了一种上述微藻复合培养液在微藻株培养中的应用。
上述应用中，所述微藻株的培养方法包括以下步骤：
1）在常用微藻培养液中按照体积百分比0.01%-50%加入氟代烷基咪唑类化合物，得到微藻复合培养液；
2）将微藻原液接种到步骤1）得到的微藻复合培养液中，间歇性通入二氧化碳进行培养。
上述应用中，所述步骤2）中，间歇性通入二氧化碳的时间为每隔10分钟通入2分钟；二氧化碳的体积浓度为0.28%-10%。
本发明的有益效果为：本发明提供的微藻复合培养液中，由于加入了捕获二氧化碳能力强的离子液体，提高了藻液吸收二氧化碳的能力，从而省略了生物光合反应器中复杂的通气装置，且可以间隔性通气，节约了气体需求量和通气的能耗，所加离子液体不易降解或被微藻吸附，因此可以重复使用。
具体实施方式
实施例1：
步骤1. 在SE培养液中加入2%（体积含量）的1-（1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐，得到复合微藻培养液。
步骤2. 取5 mL对数生长期的斜生栅藻藻液（中科院水生生物研究所购买，编号FACHB-417）,置于无菌干燥培养皿中,使藻液在培养皿底部均匀铺开。用15 W的紫外灯，以20 cm的照射距离照射15 分钟后，转移到复合微藻培养液中，通入浓度（体积浓度）为0.5%的二氧化碳气体，以光强120μmol.m-2.s-1照射（光暗比12h：12h），富集培养7天。
步骤3.把生长稳定的藻液稀释104倍后,涂布于含SE培养基的平板上,置于光照培养箱中培养10 d后形成单个藻落。挑取深绿色单个藻落接种于含100ml复合微藻培养液的锥形瓶中，保持20摄氏度，每隔10分钟通入2分钟浓度为0.5%的二氧化碳气体，以光强120μmol.m-2.s-1照射（光暗比12h：12h）。培养数代后,选择生长快速稳定的藻株。
步骤4. 将选出的藻株分别在复合微藻培养液，和普通SE培养液中培养，其它培养条件相同。培养2天后，将藻液离心后得到微藻，在105摄氏度干燥12小时后称量，净增生物量提高了63%。
实施例2：
步骤1. 在f/2培养液中加入5%（体积含量）的1-（3，3，4，4，4-五氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟乙酸盐，得到复合微藻培养液。
步骤2. 取5 mL对数生长期的赤潮异弯藻藻液（中国海洋大学微藻种质库提供）,置于无菌干燥培养皿中,使藻液在培养皿底部均匀铺开。用15 W的紫外灯，以20 cm的照射距离照射20 分钟后，转移到复合微藻培养液中，通入浓度（体积浓度）为10%的二氧化碳气体，以40W的白色日光灯,光照强度2500lx照射（光暗比12h：12h），富集培养7天。
步骤3.把生长稳定的藻液稀释104倍后,涂布于含f/2培养基的平板上,置于光照培养箱中培养10 d后形成单个藻落。挑取深绿色单个藻落接种于含100ml复合微藻培养液的锥形瓶中，保持20摄氏度，每隔10分钟通入2分钟浓度为10%的二氧化碳气体，以40W的白色日光灯,光照强度2500lx照射（光暗比12h：12h）。培养数代后,选择生长快速稳定的藻株。
步骤4. 将选出的藻株分别在复合微藻培养液，和普通f/2培养液中培养，其它培养条件相同。培养50分钟后，经分析，复合培养液中的微藻光合固碳速率是普通培养液的1. 52倍，碳酸酐酶活性是其对照组的2.23倍。
实施例3：
步骤1. 在SK培养液中加入1%（体积含量）的1-（2，2，3，3，4，4，4-七氟取代戊基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，得到复合微藻培养液。
步骤2. 取5 mL对数生长期的小球藻藻液（中科院水生生物研究所购买,编号FACHB-1298）置于无菌干燥培养皿中,使藻液在培养皿底部均匀铺开。用15 W的紫外灯，以20 cm的照射距离照射20 分钟后，转移到复合微藻培养液中，通入浓度（体积浓度）为2800μL.L-1的二氧化碳气体，置于温度为22℃、光强为100μmol.m-2.s-1连续光照的人工气候箱(E7 Conviron)中培养，富集培养7天。
步骤3.把生长稳定的藻液稀释104倍后,涂布于含SK培养基的平板上,置于光照培养箱中培养10 d后形成单个藻落。挑取深绿色单个藻落接种于含100ml复合微藻培养液的锥形瓶中，保持22摄氏度，每隔10分钟通入2分钟浓度为2800μL.L-1的二氧化碳气体，置于温度为22℃、光强为100μmol.m-2.s-1连续光照的人工气候箱培养。培养数代后,选择生长快速稳定的藻株。
步骤4. 将选出的藻株分别在复合微藻培养液，和普通SK培养液中培养，其它培养条件相同。培养2天后，复合培养液中的微藻去除氮磷速率是普通培养液的1.48倍。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1. 微藻复合培养液，其特征在于：所述微藻复合培养液中含有氟代烷基咪唑类化合物，所述氟代烷基咪唑类化合物中含有阳离子氟代烷基咪唑，通式为CnFzmim+，n=1-8，z=1-（2n+1）。
2. 根据权利要求1所述的微藻复合培养液，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物为1-（1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-（3，3，4，4，4-五氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟乙酸盐和1-（2，2，3，3，4，4，4-七氟取代戊基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种。
3. 根据权利要求2所述的微藻复合培养液，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比1%、2%或5%。
4. 根据权利要求3所述的微藻复合培养液，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比5%。
5. 根据权利要求1-4任一所述的微藻复合培养液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将氟代烷基咪唑类化合物加入常用微藻培养液制得。
6. 根据权利要求5所述的微藻复合培养液的制备方法，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物为1-（1，1，2，2，3，3，4，4，4-九氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-（3，3，4，4，4-五氟取代丁基）-3-甲基咪唑三氟乙酸盐和1-（2，2，3，3，4，4，4-七氟取代戊基）-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种。
7. 根据权利要求6所述的微藻复合培养液的制备方法，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比1%、2%或5%。
8.根据权利要求7所述的微藻复合培养液的制备方法，其特征在于：所述氟代烷基咪唑类化合物的加入量为按照体积百分比5%。
9. 根据权利要求1-4任一所述的微藻复合培养液在微藻株培养中的应用。
10. 根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述微藻株的培养方法包括以下步骤：
1）在常用微藻培养液中按照体积百分比1%、2%或5%加入氟代烷基咪唑类化合物，得到微藻复合培养液；
2）将微藻原液接种到步骤1）得到的微藻复合培养液中，间歇性通入二氧化碳进行培养。
11. 根据权利要求10所述的应用，其特征在于：所述步骤2）中，间歇性通入二氧化碳的时间为每隔10分钟通入2分钟；二氧化碳的体积浓度为0.28%-10%。
12. 根据权利要求11所述的应用，其特征在于：所述步骤2）中，二氧化碳的体积浓度为5%。
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