CN102803469A - 用于生长和收获藻的方法以及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于增加藻的生长和生物质以及藻脂质的方法，其是通过在聚阳离子物质，例如可溶或不可溶的壳聚糖和/或甲壳素，的存在下生长藻。还公开了用于从水性环境中收获藻的方法，其是通过使藻生长为可容易地从水性环境中被移除的聚集的团块和/或垫(通过包括可溶或不可溶的壳聚糖和/或甲壳素或其它聚阳离子或阳离子物质而形成的)，所述移除是通过过滤、表面铲削、和/或在多孔包容设备(例如天然或合成的织物)中生长以及从含有聚集的藻的水性环境中移除织物。所公开的方法在下列中具有直接的应用：生物燃料和能量生产、农业原料生产、营养物生产、温室气体减少、从水中去除显微组分、以及水改良。
Description
与相关申请的交叉引用
本申请要求2009年6月26日递交的美国临时申请号61/220,942的权益，所述申请在此被明确地以其全部通过引用而并入。
背景技术
微藻是生物燃料的来源，所述生物燃料为使用传统的化石燃料提供了备选的方案。微藻是生长在水性悬浮物中的原始植物。微藻包括单细胞的光合微生物，其利用来自日光的能量使水与二氧化碳结合以产生可含有大量的类似于在植物油中所找到的脂质的生物质。所述脂质材料可被用于通过已知为酰基转移作用的化学过程而生产生物燃料。微藻的繁殖主要是通过无性细胞分裂，然而，在某些生长条件下，可发生有性繁殖。存在许多组的藻，具有数千的已知品种。对于生成藻生物燃料而研究的一些主要的类别是：硅藻；绿藻；金褐藻；普林藻(Prymnesiophytes)和黄绿藻(Eustigmatophytes)。
大量的研究表明光合微藻可在开放跑道池中或光合生物反应器中繁殖并被收获用于生物燃料的生产。微藻也在黑暗中被培育，通过发酵来生产生物燃料。微藻形成主要为中性甘油三酯形式的储存脂质，可使用醇和酸或碱作为催化剂而通过酰基转移作用使其被用于生产生物柴油。
成功地将微藻商业化作为生物燃料来源取决于许多因素。最显著的是增加的脂质(油)产率和/或生物质生长增加以及有成本效益的收获方法。
许多研究表明营养限制(例如氮和/或硅丧失)可诱导藻增加其脂质含量。营养丧失的缺点在于细胞分裂和细胞生长的中止以及相应地对生物质的限制，从而脂质生产的净产率不显著。
此外，从水性环境中收获微藻的成本是对于微藻成功商业化作为生物燃料的限制。一种收获藻的方法使用微滤器来筛选出藻。在这种方法中，含有来自开放跑道池的悬浮微藻的水流过旋转的或固定的微滤器以收集藻而水通过。通过移动刮刀而扫除或回流在微滤器上收集的微藻，并将其收集用于离心以浓缩藻用于提取脂质。
收获微藻的另一种方法涉及允许微藻培养物在聚合物和FeCl3的影响下沉降。所使用的高剂量、对絮凝剂的高耗费(2-6g/kg有机絮凝剂和15-200g/kg FeCl3)以及用于收获的错流过滤的高成本是商业上所不希望的。此方法的其它变体涉及离心经沉降的藻，这也是不实际和昂贵的。
另一种收获微藻的方法是化学絮凝随后进行溶气浮选。与通过离心收获的经沉淀的藻相比，通过溶气浮选收获的絮凝的藻的脂质含量是低的。
通过越过沙床过滤而收集藻是收获微藻的另一种方法，但是由于与从沙床上移除所收集的藻相关的困难和花费，这种方法是不实际的。
鉴于生长和收获微藻的常规方法的前述问题，将希望提供方法来增加藻的生长速度和/或增加藻的脂质含量而不抑制细胞分裂并且进而允许有效的收获。
发明概述
提供本概述是为了以简化的形式介绍所选的概念，在下文的发明详述中进一步对它们进行描述。本概述并不意在鉴别出所要求保护的主题的关键性特征，也不意在被用作辅助来确定要求保护的主题的范围。
本公开涉及生长和收获藻的方法，其通过将有效量的壳聚糖引入适于生长藻的环境中，而使得所述壳聚糖引起增加的藻生长并且，还可以产生聚集的藻和/或生长的聚集藻的垫。本方法有利地产生这样的藻：当由壳聚糖聚集时，其可被更容易地收获。壳聚糖的使用引起了藻生长的增加并且可增加藻中的脂质量。所述藻和脂质可被用作下列的来源：生物燃料，特殊化学品，动物和鱼饲料，营养物，乙醇生产，对于农业有用的生物质回收，和能量产生，例如甲烷燃烧和乙醇生产。
在所公开的方法中，适于生长藻的环境可含有有效量的可溶性甲壳素和/或可溶性壳聚糖，以及任选地，阴离子聚合物，例如黄原胶，藻酸盐，角叉菜胶，羧甲基纤维素或阴离子聚丙烯酰胺。除了壳聚糖和甲壳素之外的聚阳离子物质也可对于藻生长和脂质产率和/或聚集的或垫样的生长显示出相同的效果。此类聚阳离子物质包括：聚阳离子丙烯酰胺；阳离子瓜尔胶；阳离子淀粉；某些聚胺类和其它天然的或合成的阳离子聚合物。
在包括壳聚糖和/或甲壳素，以及任选地阴离子聚合物的条件下培育藻，所述藻可生长为聚集的团块和/或垫，其在正常生长条件下对于分离是稳定的。在存在单独的壳聚糖或甲壳素时、或者在存在其与阴离子聚合物(例如阴离子聚糖如黄原胶，藻酸盐或角叉菜胶)的组合时培育藻，有利地增加了微藻的生长且还可增加微藻的脂质产生。
在本发明的一个实施方式中，可在水性环境内的多孔包容(containment)设备(实例包括合成的和非合成的织造和非织造的织物)中生长经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-阴离子聚合物聚集的微藻，这通过简单地将含有聚集的藻/团块的藻/藻垫的包容设备从水中移除，并使用压带机压制为糊状稠度而使得收获更容易。所述多孔包容设备(含有聚集的生长的微藻或生长的微藻的垫)可遍及水性环境而被移动以使藻更接近光能来源(例如太阳)。备选地，可将所述包容设备从光能来源移开，以提供漫射光来保护微藻避免光能的强烈。
本发明的另一个实施方式包括在跑道池中生长经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-阴离子聚合物聚集的微藻，所述跑道池含有遍及跑道底部而提供的被封闭的孔。可如下实现对所述垫状或聚集的微藻的收获：打开由滑板覆盖的孔并允许水排出到位于含有垫状或聚集的微藻的跑道池之下的包容池中。所述聚集的微藻足够大而不通过所述孔并将保留在排干的跑道中。然后可使用移动的刮刀或被设置为适合跑道底部的轮廓的刮刀设备而从跑道池中收集排干的跑道池中的聚集的微藻。在通过将板盖滑回原位而闭合所述孔之后可将下面包容池中所收集的水泵回跑道中。
本发明的另一个实施方式包括在一端缓缓倾斜以允许在收获过程中排干的跑道池中生长经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-阴离子聚合物聚集的微藻。较低的一端可含有由过滤器覆盖的排水管以防止聚集的或垫状的微藻通过进入排水管中，并且所述排水管能够被随意开关。
使用壳聚糖和/或甲壳素来生长藻可提供乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的合成的增加，所述酶是催化微藻中的油合成、并由此增加脂质的产生的关键的酶。
使用壳聚糖和/或甲壳素来生长藻可提供增加的、由微藻对二氧化碳的利用并由此提供可帮助补偿生产消耗的增加的碳信用。
壳聚糖和/或甲壳素可被用于影响叶绿素和/或类胡萝卜素色素含量和/或光合作用中所使用的光收获分子的含量和/或它们在藻中的比率，从而使得可优化在各种光条件下的光合作用和/或生长和/或增加脂质的合成。通过选择生长环境中的壳聚糖的量，可控制微藻的叶绿素含量并且取决于壳聚糖的量，其可被减少或增加。
壳聚糖和/或甲壳素可被用于分离微藻的生长对于光作为能量来源的依赖性。壳聚糖，甲壳素，和/或其它阳离子物质可被用于影响微藻的生长而无需阳光或减少对阳光的需要。有可能的是，壳聚糖激活对于生长和脂质产生都是必需的一个或多个通路而不必依赖于叶绿素和光合作用。壳聚糖和/或甲壳素可被用于在具有被引入生物反应器中的漫射光的光学纤维生物反应器中提供微藻的有效生长。
所公开的方法还可被用于从水中去除显微组分，例如溶解的物质，其可包括药物，内分泌干扰物，非处方药(例如布洛芬，阿司匹林等)。藻在生长时摄取所述显微组分。然后可将含有所述显微组分的藻从水中移除，例如采用本文所述的收获方法之一。例如，可使用压力机压榨藻以从所述藻去除油。然后可将经压制的藻返回水中继续生长，并且去除或消耗显微组分以产生能量同时破坏藻中所含有的显微组分。经压制的藻可被用作原料来通过发酵生产乙醇。也可通过壳聚糖和/或甲壳素的存在而增加发酵条件下藻的生长。
壳聚糖和/或甲壳素可提供由藻产生的氧的增加。壳聚糖和/或甲壳素可提供由藻摄取的化学物质的增加的氧化。作为在壳聚糖的存在下生长的结果，微藻中增加的氧生成将增加其中所含有的显微组分的氧化。因此，藻可作为生物净化单位或水处理单位以清理可被用于饮用、灌溉或工业应用的水。例如，所公开的方法可提供减少废水中的营养物(例如的氮和磷)，或减少水中溶解的金属。
与在不存在壳聚糖和/或甲壳素或者壳聚糖和/或甲壳素以及聚阴离子聚合物(例如藻酸盐或角叉菜胶)时生长微藻所实现的虾青素(astaxanthan)生产相比，壳聚糖和/或甲壳素可提供增加的虾青素(astaxanthan)生产。
壳聚糖和/或甲壳素可增加微藻的生物质，目的是使用微藻作为动物和鱼饲料、色素提取、维生素生产、作为膳食补充剂、乙醇生产、特殊化学品生产、抗生素生产和/或通过燃烧或发酵来产生能量。
在上文所述的实施方式中，壳聚糖和/或甲壳素，或其他聚阳离子物质可被单独使用或以任意组合使用，以及任选地与阴离子物质一起使用。
附图说明
本专利或申请文件含有至少一副彩图。带有彩图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和缴付必要费用后由专利局提供。
当与附图相结合时，通过参考下文的详细描述将使得本发明的前述方面以及许多所伴随的优势更易被领会且变得更好理解，其中：
图1A的图示显示了跑道池的主视图；
图1B的图示显示了根据本发明的一个实施方式的跑道池的横断面视图；
图1C的图示显示了根据本发明的一个实施方式的跑道池的横断面视图；
图1D的图示显示了根据本发明的一个实施方式的跑道池的横断面视图；
图2是用壳聚糖处理的聚集的微藻样品(实验的)和未处理的微藻样品(对照)的照片；
图3是用壳聚糖处理的、生长成为垫结构的微藻样品的照片；
图4是用壳聚糖处理的微藻样品(未标记的)和未处理的样品(C)的照片，其中经处理的样品显示更多的气泡生成；
图5的图表显示了壳聚糖浓度与藻生长(如由吸光度所测量的)的关系；
图6的图表显示了壳聚糖浓度与藻生长(按重量)的关系；
图7是以不同量的壳聚糖、在黑暗和光照条件下生长的微藻样品的照片；
图8是在滤纸上收集的微藻样品的照片，其中所述微藻是以不同量的壳聚糖、在黑暗和光照条件下生长的；
图9的图表代表以不同量的壳聚糖、在黑暗和光照条件下生长的微藻生长物的量(按重量)和微藻样品的吸光度；以及
图10是薄层色谱板的照片，其显示的是含有和不含有壳聚糖时、在光照和黑暗条件下生长的藻的脂质特征谱。
发明详述
本公开涉及生长和收获藻的方法，其是通过向适于生长藻的环境中引入有效量的壳聚糖和/或甲壳素，和培育所述藻而使得壳聚糖增加藻的生长并引起藻生长成为聚集的生长物和/或垫。所述壳聚糖和/或甲壳素可以是可溶的。备选地，可加入阴离子多糖，例如藻酸盐、角叉菜胶、果胶、阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶。所述方法有利地产生这样的藻：当为聚集的或生长成为垫时，其可更容易地被收获。然后，所述藻可被用作下列的来源：生物燃料、特殊化学品、动物和鱼饲料、营养物、乙醇生产、对于农业有用的生物质回收，和能量产生，例如甲烷燃烧和乙醇生产。
在第一个实施方式中，公开了生长藻的方法。所述方法包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；在壳聚糖的存在下、在所述环境中培育藻一段时间；以及与没有壳聚糖的藻生长相比，以壳聚糖增加藻生长。
在第二个实施方式中，公开了生长藻的方法。所述方法包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；在壳聚糖的存在下、在所述环境中培育藻一段时间；和在水性环境中生产聚集的藻。
在第三个实施方式中，公开了用于增加藻的脂质含量的方法。所述方法包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；向所述环境中提供藻，其中所述藻具有初始的脂质含量/单位质量的藻；在壳聚糖的存在下、在所述环境中培育藻一段时间；以及与藻的初始脂质含量相比，增加了以壳聚糖生长的藻的脂质含量/单位质量。
在第四个实施方式中，公开了用于改变藻的脂质特征谱的方法。所述方法包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；向所述环境中提供藻，其中所述藻具有包含多种脂质的初始脂质特征谱；在壳聚糖的存在下、在所述环境中培育藻一段时间；与所述藻的初始脂质特征谱相比，改变以壳聚糖生长的藻的脂质特征谱。
在第五个实施方式中，公开了从水中去除组分的方法。所述方法包括：向适于生长藻的水性环境中引入壳聚糖，其中所述环境含有希望被去除的组分；在壳聚糖的存在下、在所述环境中培育藻一段时间，其中所述组分被所述藻摄取；以及收获所述藻以从水中去除所述组分。
第一至第五个实施方式还可包括，其中与没有壳聚糖时的藻生长相比，藻生长增加至少5％(按重量)。
第一至第五个实施方式还可包括，其中与没有壳聚糖时的藻生长相比，藻生长增加至少10％(按重量)。
第一至第五个实施方式还可包括，其中与没有壳聚糖时的藻生长相比，藻生长增加至少18％(按重量)。
第一至第五个实施方式还可包括，其中与没有壳聚糖时的藻生长相比，藻生长增加至少400％(按重量)。
第一至第五个实施方式还可包括，其中所述藻为微藻。
第一至第五个实施方式还可包括，其中所述藻生长是通过壳聚糖聚集的。
第一至第五个实施方式还可包括，其中所述藻选自下列的至少一种：硅藻、绿藻、蓝绿藻、金褐藻、普林藻或黄绿藻。
第一至第五个实施方式还可包括，其中所述藻包含脂质。
第一至第五个实施方式还可包括，进一步包括使水性环境排水以收获藻。
第一至第五个实施方式还可包括，在可在水性环境内转运的多孔包容设备中培育藻。
第一至第五个实施方式还可包括将藻加工成为燃料。
第一至第五个实施方式还可包括，其中壳聚糖的量为大约25ppm至100ppm。
第一至第五个实施方式还可包括，其中壳聚糖的量为大约150ppm至250ppm。
第一至第五个实施方式还可包括，其中壳聚糖的量大于250ppm。
第一至第五个实施方式还可包括，向水性环境中引入可溶性阴离子聚合物。
第一至第五个实施方式还可包括，向所述环境中引入下列的至少一种：藻酸盐、角叉菜胶、黄原胶和阴离子聚丙烯酰胺。
第一至第五个实施方式还可包括，其中所述水性环境包括跑道池，所述跑道池在其底部具有一个或多个孔以排水。
第一至第五个实施方式还可包括，从所述环境中减少或去除光源。
第一至第五个实施方式还可包括，从所述环境中减少或去除光源而不引入引起藻生长的含碳或含蛋白质的物质。
第一至第五个实施方式还可包括，通过至少一个选自下列的步骤来培育藻：向水性环境中引入水，向水性环境中引入营养物，控制水性环境的盐度，控制水性环境的pH，以及使水性环境暴露于光源。
第一至第五个实施方式还可包括，允许有时间使藻生长成为一个或多个藻垫。
第一至第五个实施方式还可包括，收获所聚集的藻。
第一至第五个实施方式还可包括，使藻生长成为垫。
第一至第五个实施方式还可包括，向由于在壳聚糖的存在下生长的藻的增加的生长而由所述藻消耗的二氧化碳分配碳信用。可测量由没有壳聚糖时生长的藻群体所使用的二氧化碳的量，并将其与由存在壳聚糖时生长的藻群体所使用的二氧化碳的量进行比较，并且可向被去除的二氧化碳的差异分配碳信用值。
关于图1A，提供了开放的常规“跑道”池15的图示。在藻的培育中常常采用跑道池。跑道池15是适于生长藻的环境的一个实施方式的示例。其它通常用于生长藻的环境包括槽和环状池。虽然相关于开放跑道池描述了用于生长藻的方法，也可使用适于提供用于生长藻的环境的其它设备，例如但不限于闭合的光合生物反应器。跑道池的优势在于，所述池容易构建和操作。可在四周的地面20上建造跑道池15。在藻培育中所采用的跑道池可具有用于水、藻和营养物围绕跑道池连续循环的工具。用于循环的典型设备是浆轮。可向跑道池中加入营养物(包括二氧化碳和水)，而去除含有藻的水。跑道池通常是浅的，以允许阳光穿过池的深度。可容易地从文献中获得对于跑道池的构建和操作的详细描述。本文中所公开的是用于生长和收获藻的方法，其包括在藻的生长过程中使用壳聚糖和/或甲壳素以及任选地阴离子聚合物。
如本文中所使用的，″藻″是指微藻。用于所公开的方法中的藻可包括海洋藻和淡水藻。用于所公开的方法中的藻包括但不限于：硅藻(硅藻纲(Bacillariophyceae))；绿藻(绿藻纲(Chlorophyceae))；金褐藻(金藻纲(Chrysophyceae))；普林藻(普林藻纲(Prymnesiophyceae))，黄绿藻(黄绿藻纲(Eustigmatophyceae))以及蓝绿藻也称作蓝细菌(蓝藻纲(Cyanophyceae))。用于本公开的方法中的优选的藻包括微藻。微藻，如本文中所使用的，是指单细胞的光合微生物，其利用来自日光的能量，或者使水、营养物以及二氧化碳相结合以产生可含有脂质的生物质。在所公开的方法中，可在适于藻生长的环境中同时培育一种或多种藻。适于特定藻品种生长的条件可从文献中确定。如本申请中所公开的，在向环境中引入藻之前或之中可加入有效量的可溶性壳聚糖和/或甲壳素。虽然任意量的壳聚糖可如所希望地产生藻的增加的生长和/或聚集的生长，已发现约25ppm至100ppm以及约150ppm至250ppm范围内的壳聚糖增加生长。也可以任意量加入壳聚糖，然后可通过重量分析来确定生长速度以确定对于特定的藻实现最高的生长产率所需的最佳壳聚糖浓度。可以任意量加入壳聚糖，然后可使用目测来确定藻是否聚集或生长为垫。在视觉确定了藻未聚集之后，可加入更多的壳聚糖。任选地，可加入阴离子多糖，例如藻酸盐、果胶、角叉菜胶和黄原胶。然后，可培育藻，例如但不限于引入水、营养物、二氧化碳、暴露于日光或模拟日光的其它光源，以及使经受pH控制或盐度控制。可使用壳聚糖和/或甲壳素来使藻生长成为聚集的生长物或垫而使得收获较不复杂。此外，与没有壳聚糖而所有其它条件都相同时藻的生长速度相比，可使用壳聚糖和/或甲壳素来增加藻的生长速度(按重量)。其它的优势可包括当在含有壳聚糖和/或甲壳素的环境中生长时，藻中更高的脂质含量。
然而，根据一个实施方式，相信可通过减少或完全去除日光或其它光源而在壳聚糖的存在下生长藻。没有光照时，含有或不含有壳聚糖时叶绿素的产生都大大减少。虽然在黑暗中生长的藻的叶绿素含量可能是低的，仍有可能在壳聚糖的存在下生长大量的藻生物质。在黑暗中和壳聚糖的存在下生长时，藻可生长为白色的、接近透明的藻生长物而不含绿色色素或叶绿体。藻在没有光合作用时的生长表示光合作用可能被分离了，这有可能是由壳聚糖的存在驱使的。藻可以为了化学营养而放弃叶绿素生产。
甲壳素是广泛存在于自然中的聚合物并且是许多节肢动物和昆虫的外骨骼、以及许多真菌的细胞壁的主要组分。其经常在含有蛋白质和钙化合物的混合物中被发现。甲壳素主要是以β-1，4方式连接的、2-脱氧-2-乙酰氨基葡糖单体单元的聚合物，虽然少部分的单元可能被水解为2-脱氧-2-氨基葡糖单元。术语壳聚糖通常被应用于具有大于50％2-脱氧-2-氨基葡糖单体单元且其余的单体单元为2-脱氧-2-乙酰氨基葡糖单元的共聚物。壳聚糖源自甲壳素，其是通过将一些2-脱氧-2-乙酰氨基葡糖单元水解为2-脱氧-2-氨基葡糖单元。由于较大数量的自由氨基的存在，壳聚糖在水性酸性溶液中是可溶的并且在此种介质中作为聚阳离子存在，具有带正电荷的质子化的氨基。用于本文所公开的方法中的壳聚糖通常具有的分子量在20,000道尔顿至两百万道尔顿的范围内，例如50,000道尔顿至一百万道尔顿，或例如100,000道尔顿至900,000道尔顿。用于本文所公开的方法中的壳聚糖通常具有50％至100％的脱乙酰基百分比，例如60％至95％，或70％至90％。用于所公开的方法中的壳聚糖可以作为壳聚糖与C1至C18单或多羧酸的盐被提供，例如壳聚糖乙酸盐或壳聚糖乳酸盐。作为非限制性的实例，在本发明的实施中有用的壳聚糖盐包括：壳聚糖谷氨酸盐，壳聚糖盐酸盐，壳聚糖琥珀酸盐，壳聚糖延胡索酸盐，壳聚糖己二酸盐，壳聚糖乙醇酸盐，壳聚糖酒石酸盐，壳聚糖甲酸盐，壳聚糖苹果酸盐，壳聚糖乳酸盐，壳聚糖丙酮酸盐和壳聚糖柠檬酸盐。
壳聚糖(在溶液中或作为固体被提供)可以被持续地或间歇地引入适于生长藻的环境中。相信有效的浓度(基于壳聚糖与其中生长藻的水性介质的重量百分比)在大约25ppm至100ppm以及大约150ppm至250ppm的范围内。虽然任意量的壳聚糖可显示出对于藻的所希望的效果。相信的是，当在藻的生长和培育中被使用时，壳聚糖可提供一种或多种优势。壳聚糖可引起微藻生长为对于分离是稳定的、聚集的生长物或垫，并且相比于目前所使用的设备，其允许使用较不复杂的设备来收获藻。与未以壳聚糖处理的藻相比，壳聚糖可引起藻的生长速度增加，使得在相等的时间段内产生更大量的生物质累积。一个实验测试产生了大约18％(按重量)的增加。另一个实验测试产生了大约412％(按重量)的增加(见下文的实施例5)。因此，在全尺寸的商业池中可能实现5％(按重量)、10％(按重量)、18％(按重量)、400％(按重量)和更多的增加。壳聚糖可引起由藻产生的脂质的量的增加。因此，可能实现更高的脂质产率。壳聚糖可改变以壳聚糖生长的藻的脂质特征谱。壳聚糖可引起藻中乙酰辅酶A羧化酶的合成的增加。壳聚糖可增加微藻对二氧化碳的利用。壳聚糖可影响光合作用色素(例如叶绿素和/或类胡萝卜素色素)含量和/或它们的比率。
除了壳聚糖和甲壳素之外，其它的聚阳离子物质能够显示出相同的对于微藻生长和脂质产率的影响和/或产生类似的聚集的或垫生长物结构。其它代表性的聚阳离子物质包括但不限于：聚阳离子丙烯酰胺；阳离子瓜尔胶；阳离子淀粉；某些聚胺和其它天然或合成的阳离子聚合物。此外，本文中所公开的方法还包括在存在壳聚糖与黄原胶或其它阴离子多糖(例如藻酸盐、角叉菜胶、果胶和羧甲基纤维素)的结合时生长藻。
现在将描述代表性的生长环境，其促进收获在壳聚糖的存在下生长的藻。要理解，除了下文中特别提及的开放跑道池之外，可使用其它的环境。对于代表性环境的公开不应被解释为将本发明限制为任何一种特定的实施方式。
关于图1B，显示了根据本发明的一个实施方式的跑道池102的横断面视图。在所公开的实施方式中，提供了包容设备104，其中允许藻生长。如上文中所公开的，藻的培育可包括引入水、营养物、二氧化碳、暴露于日光或其它模拟日光的光源，以及使经受pH控制或盐度控制。还向跑道池102中加入有效量的壳聚糖或甲壳素或两者，以及任选地一种或多种阴离子聚合物。包容设备104是由多孔的合成和/或非合成的织造或非织造织物制成的。可在多个多孔包容设备104中生长由壳聚糖-聚集的或由壳聚糖-阴离子聚合物聚集的藻，所述多孔包容设备104被置于跑道池102中。多孔织物允许营养物通过并允许藻在包容设备104内部生长。然而，经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-黄原胶聚集的藻对于分离是稳定的并且比多孔织物所允许通过的更大。包容设备104可通过简单地将含有聚集的藻/团块的藻/藻垫的包容设备104从水中移除，并使用压带机106或其它合适的脱水设备压制到糊状稠度，而使得收获更容易。包容设备104允许流体、营养物、氧和日光通过所述包容设备104的多孔织物。含有聚集的藻的多孔包容设备104可被转运通过水性介质以使藻更接近光能来源(例如太阳)。备选地，可将包容设备104从光能来源移开从而提供漫射光并保护藻避免光能的强烈。为了收获藻，可将包容设备104置于压带机上。压力将水从包容设备104内挤出，而使水与藻分离。此后，可打开包容设备104以收集微藻。
本发明的另一个实施方式包括在含有遍及跑道底部的封闭的孔的跑道池中生长经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-阴离子聚合物聚集的藻。如图1C中所示，向跑道池110提供遍及跑道池110的底部的孔112。每个单独的孔112可被滑板114封闭。备选地，大的板可封闭多个孔112。在跑道池110之下，在孔112之下提供了包容池116以捕集从跑道池110排出的水。可批次地操作跑道池110，包括生长藻的时期和收获藻的时期。在生长时期中，孔112保持是封闭的。如上文中所公开的，藻的培育可包括引入水、营养物、二氧化碳、暴露于日光或其它模拟日光的光源以及使经受pH控制或盐度控制。还向跑道池110中加入有效量的壳聚糖或甲壳素或二者，以及任选地黄原胶。在生长时期，藻生长为对于分离是稳定的聚集的生长物或垫结构。可通过在一个方向上滑动板114而打开被覆盖的孔112并允许水排入位于跑道池110之下的包容池116中而实现收获沉降在跑道底部之上的经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-黄原胶聚集的藻。让孔112的尺寸足够大，从而使得经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-黄原胶聚集的藻大于所述孔且避免通过孔112，而将在排水后保留在跑道池110中。当清空了跑道池110的水时，藻保留在跑道池110的底部表面上。然后可使用移动的刮刀或被设置为适合跑道池底部的轮廓的刮刀设备122而从跑道池110中收集排干的跑道池110中的聚集的藻。在通过将板114滑回原位而闭合孔112之后可将在包容池116中所收集的水泵回跑道池110中，且可培育新一批的藻。
本发明的另一个实施方式包括在具有排水管的、倾斜的跑道池中生长经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-黄原胶聚集的藻。如图1D中所示，跑道池118的一端相关于相对端是升高的，以在跑道池118的整个长度中提供斜坡。向高度上较低的一端提供排水管120。板122封闭排水管120，其在藻的生长循环过程中是闭合的。如上文中所公开的，藻的培育可包括引入水、营养物、二氧化碳、暴露于日光或其它模拟日光的光源、以及使经受pH控制或盐度控制。还可向跑道池118中加入有效量的壳聚糖或甲壳素或二者，以及任选地黄原胶。在生长时期，藻生长为对于分离是稳定的聚集的生长物或垫结构。为了清空跑道池118的水，将板122滑到侧面，因而允许水排出跑道池118。排水管孔120足够小，从而使得经壳聚糖-聚集的或经壳聚糖-黄原胶聚集的藻将保留在跑道池118的底部表面上而不通过排水管孔120。类似于图1C中所示的实施方式，然后可使用移动的刮刀或被设置为适合跑道池底部的轮廓的刮刀设备而从跑道池118中收集排干的跑道池118中的聚集的藻。
虽然阐释和描述了示例性的实施方式，将领会可在其中作出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。例如，在壳聚糖和/或甲壳素以及任选地黄原胶的存在下，可使藻生长在任何跑道池或槽中并且通过常规的手段收获藻，例如本公开的背景技术部分所公开的。
实施例
实施例1
(以壳聚糖生长聚集的藻)
将相等的淡水绿微藻悬浮物加入两个水容器中，所述容器含有相等浓度的、如下文的表11和12中所示的大量营养物和微量营养物，其中加入10ml而非4ml每种营养物/升水。向标记为“实验的”的容器中加入壳聚糖乙酸盐溶液(1％(按重量)壳聚糖、1％(按重量)冰醋酸、98％(按重量)水)以达到150ppm(按重量)壳聚糖的浓度，其足以引起微藻的絮凝。标记为“对照”的容器没有接受到壳聚糖。一周后，与对照相比，经壳聚糖处理的样品显示出显著更多的、大的聚集的团块样物质形式的生长物，而对照显示出的生长物为容器底部上的薄层，如图2中所示。当通过同等地搅动容器而进行扰乱时，与对照容器中倾向于分散在水中的微藻相比，在实验容器中、在聚集的团块样物质中生长的微藻聚在一起。
实施例2
(以壳聚糖使藻生长成为垫)
通过添加壳聚糖乙酸盐溶液(1％(按重量)壳聚糖乙酸盐、1％(按重量)冰醋酸、98％(按重量)水)以达到在微藻的生长悬浮物中大约130-150ppm(按重量)的壳聚糖浓度，而使淡水绿微藻以垫样结构生长。在壳聚糖的存在下生长的微藻，在加入壳聚糖后起初形成絮凝物和松散的聚合物。在大约4周中，当继续在壳聚糖的存在下生长时，藻以类似于在图3中所见的丛(turf)的、聚集的垫的形式生长。
实施例3
(以壳聚糖增加藻的生长速度)
测试1：在此测试中，将稀释的绿微藻储液用于样品。由于藻是经稀释的，可随时间监测其生长和结构。制备了两瓶稀释的藻样品。向一瓶(实验的)中加入壳聚糖乙酸盐溶液(1％(按重量)壳聚糖乙酸盐、1％(按重量)冰醋酸、98％(按重量)水)以达到150ppm(按重量)的壳聚糖浓度。另一瓶作为对照且不含壳聚糖。向对照和实验瓶中均加入等量的、包含如实施例1中所述的营养物的肥料作为营养物来源。从对照中移取5个20ml的样品，并从实验者中移取10个20ml的样品。将所有的样品置于窗台上。随着藻生长，可见到经壳聚糖处理的样品和不含壳聚糖的对照样品之间的差异。含有壳聚糖的实验样品在小瓶底部具有大团的藻生长物。不含壳聚糖的对照在小瓶的底部具有扁平的生长物。14天后检查所述小瓶。如在图4中所见，带有“C”的小瓶是不含壳聚糖的对照小瓶，而未标记的小瓶是实验的并且是经壳聚糖处理的。如在实施例1中所观察到的，经壳聚糖处理的样品具有大的聚集的微藻生长物而对照样品没有。然后剧烈地混合样品，以充分地分散微藻。然后使用UV-Vis分光光度计来测量每个样品在600nm处对光能的吸光度。结果显示在下面的表1中。假设吸光度越大，存在的藻越多。对于对照的平均吸光度为1.159，而实验的是1.441，如在600nm处通过吸光度所测量的，这显示出经壳聚糖处理的样品具有更多的生长。还观察到，与不含壳聚糖的微藻对照相比，在存在可溶性壳聚糖时生长的、聚集的团块微藻产生更多的氧气气泡。通过比较编号为2、6、7、9和10的实验小瓶与编号为1、4和8的对照小瓶，在图4中可清楚地见到含有微藻和壳聚糖的实验小瓶中水表面处的气泡。
表1 样品吸光度
由于上述测试没有用尽所有的测试样品，进一步处理余下的以收集更多的数据。使样品干燥以去除水，称量经干燥的藻以确定样品组之间藻重量的差别。假设重量越大，藻生长越强。重量数据显示在下面的表2中。所审阅的最终数字是干燥的藻的重量/干燥样品量的比率。需要进行此计算，因为待干燥的样品量在样品之间是有某些变化的。对照与实验之间的差别是：相对于未经壳聚糖处理的对照，经壳聚糖处理的样品的重量(生长)增加17.8％。
表2 壳聚糖浓度vs.藻重量
测试2：进行了剂量应答实验来确定藻对壳聚糖的不同浓度的生长应答。所使用的壳聚糖的浓度(按重量)和结果显示在下面的表3和4以及图5和6中。同之前一样，测量每个样品的吸光度以确定藻的浓度，然后使样品干燥以确定样品中藻的重量。
表3 壳聚糖浓度vs.吸光度
表4 壳聚糖浓度vs.样品重量
如在图6中所见到的，生长应答曲线的双峰性质表示壳聚糖对微藻生长的剂量依赖性效应。从大约25ppm直至100ppm以及再次地在多于150ppm壳聚糖时观察到了增加的生长。有趣地，在100ppm直至150ppm壳聚糖之间，生长被抑制了。图6中所示的数据表明，藻生长受到溶液中壳聚糖浓度的影响并且取决于壳聚糖的浓度，其可以被提高至不同的程度。如在图6中所见到的，与相应于在100-150ppm壳聚糖之间观察到的较低的生物质而在600nm处测量的较高的吸光度相比(图6)，由175ppm-250ppm壳聚糖观察到的增加的生物质在600nm处显示出更低的吸光度(如在图5中见到的)。与在大约少于150ppm的壳聚糖浓度中生长的微藻相比，在大约175ppm-250ppm的壳聚糖浓度中生长的微藻显示出浅得多的绿颜色。这表示，归因于更高的壳聚糖浓度的增加的生物质不完全取决于微藻的叶绿素含量。可能的是，对于生长而言，微藻对于光合作用的依赖性可通过阳离子聚合物(例如壳聚糖)的存在而被克服。其它的阳离子物质(例如聚阳离子种类和小分子阳离子种类)可产生与壳聚糖相同的效果。在80至90ppm的范围内可观察到藻生长的最大增加，其显示出大约20％(按重量)的增加。
实施例4
(没有光照时以壳聚糖生长的藻)
过程
使用淡水绿藻来接种3L的新鲜制备的生长培养基。然后，将稀释的藻溶液置于实验室的窗台上一周，以允许积极地生长储备悬浮物。使用这一藻培养物来制备本实施例中的所有样品。
一周后，剧烈摇动积极生长的藻储备悬浮物，然后用搅拌棒混合5分钟以确保均匀的藻悬浮物。然后，使藻悬浮物过滤通过一片精细的塑料网以去除任何大块，从而产生均一且均匀的藻生长悬浮物，并用其来接种所有的处理溶液。
然后，向3.6L的DI水中掺入4mL大量营养物浓缩物储液和4mL微量营养物浓缩物储液，见于表5和6中。
表5.大量营养物(调整至pH-7.5)
表6.微量营养物(调整至pH-7.5)
*向终溶液中加入另外的NaHCO3以提高总的HCO3浓度。
向DI生长溶液中加入400mL经过滤的均匀藻悬浮物。
用去污剂手洗、冲洗并干燥总共18-200mL的玻璃罐和盖子。向每个罐中装入200g新鲜的藻悬浮物。向6个罐中的每一个加入1.5mL的1％(wt./wt.)壳聚糖乙酸盐溶液以产生75ppm的壳聚糖浓度，以及向6个罐中的每一个加入4mL的1％(wt./wt.)壳聚糖乙酸盐溶液以产生200ppm的壳聚糖浓度。剩下的6个罐子没有接受任何壳聚糖乙酸盐溶液并且作为0ppm壳聚糖的对照。
在大的纸板运送箱中内衬铝箔，从而没有光能够透过，并且将总共9个罐子(3个0ppm对照罐，3个75ppm壳聚糖的罐和3个200ppm壳聚糖的罐)置于箱内。然后将铝箔安全地装在罐顶部周围，因而没有光会透过箔的重叠边缘。然后关上箱子、用胶带密封、并置于实验室的窗台上。为了避免可能影响生长的光脉冲，箱子将保持为密封的，直至所有的样品都准备好被收获。
将余下的9个藻样品(3罐0ppm的对照，3罐75ppm的壳聚糖和3罐200ppm的壳聚糖)置于所述密封的箱子旁边，在窗台上暴露于日光。所有的样品将在窗台上保持不受干扰一共10天。
结果
测试1：10天之后，将所有的罐子从窗台上移开。图8中显示了对不同处理的样品的视觉比较。
在搅拌板上对每个罐中的内容物单独地简短混合以移动任何附着到玻璃罐侧面的藻，并使所述藻悬浮以产生均匀的藻悬浮物用于分光光度计分析。从每个罐中取出小的样品并将其置于比色皿中，且在600nm处测量吸光度并记录在表7和8中。
将对于每个处理组所测量的吸光度(ABS)用于计算每种特定处理的平均ABS，并将其用作叶绿素和光合作用色素含量的指示物。在图9中，用光照和黑暗条件下的平均ABS数据与其各自的壳聚糖浓度进行作图。
结果显示，没有光照时，叶绿素和光合作用色素含量在存在和不存在壳聚糖时都大大减少。光照似乎是叶绿素生产中的驱动因素。虽然与在光照中生长的藻悬浮物相比，在黑暗中生长的藻悬浮物中的叶绿素和光合作用色素含量很低，有可能在黑暗中仍然产生大量的生物质。黑暗容器中白色、接近透明的绒毛的存在可以是没有绿色色素或叶绿体而生长的藻。没有光合作用时藻的生长所指示的是光合作用被分离了，有可能是由壳聚糖的存在驱动的，而没有引入其它含碳或含蛋白质的物质。
表7.黑暗样品吸光度
表8.光照样品吸光度
测试2：为每个处理罐分配Whatman玻璃纤维1.6μm GF/A滤纸、进行标记、并于55℃在烤箱中干燥1天。在分析天平上对滤纸称重，并将重量记录在表9和10中。
使用布氏漏斗、通过真空过滤而将每个罐的全部内容物滤过滤纸之一。在过滤了每个罐中的内容物之后，小心地移除滤纸并将其置于玻璃盘上。在烤箱中于55℃使滤纸干燥1天，将干燥的滤纸+生物质的最终重量记录在表9和10中。图8中显示了一组具有干燥的藻的经干燥的滤纸，其中接受了光照的样品为顶行400，而黑暗中的样品在底行402中。然后从含有干燥的生物质的干燥滤纸的重量中减去干燥滤纸的初始重量，差别就是归因于藻生长的干燥生物质。数据显示在表9和10中，并且图9中有它们的壳聚糖浓度。
结果显示，没有光照时，与0ppm壳聚糖对照相比，在含有75ppm和200ppm壳聚糖的黑暗处理中，保留有大量的藻生长。与0ppm壳聚糖对照相比，存在75ppm和200ppm壳聚糖时、在光照中生长的藻悬浮物中也有藻生长的增加。
这一实施例的结果表明光合作用依赖性生长可能被壳聚糖的存在分离了或克服了。之所以表明了这一点，是因为没有光照时所生长的含有壳聚糖的藻悬浮物中的藻生物质有显著增加，而相同的样品中叶绿素或光合作用色素的含量没有显著增加或改变。藻可能为了化学营养而放弃了叶绿素生产。在黑暗中生长的样品中有一些藻生长的聚集，但是时间不足以显示出垫的形成。
表9.黑暗样品生物质数据
表10.光照样品生物质数据
实施例5
(增加以壳聚糖生长的藻的脂质含量/单位质量)
如下制备在DI水中含有藻的生长绿藻悬浮物等份：将4ml大量营养物浓缩物储液和4ml微量营养物浓缩物储液(见下面的表11和12)掺入3.6L DI水中，加入4个单独的容器中。
表11.大量营养物(调整至pH-7.5)
表12.微量营养物(调整至pH-7.5)
*向终溶液中加入另外的NaHCO3以提高TOT-CO3浓度。
除了所列出的成分之外，两个容器中的水含有浓度为200mg/L的壳聚糖，所述壳聚糖是从如下制备的壳聚糖乙酸盐储液中被加入每个容器的：将1.00克壳聚糖溶解在98.00克水和1.00克冰醋酸中。将含有壳聚糖的容器之一和仅含有所列的大量和微量营养物的另一个容器在环境温度下置于黑暗中15天。将含有壳聚糖的另一个容器和仅含有大量和微量营养物成分的另一个容器在环境温度下置于暴露于日光的窗户旁边相同的天数。15天后，通过离心收集每个容器中的所有藻，然后冷冻、冻干并称重。使用组织匀浆器、以异丙醇/己烷(2∶3)对来自每个容器的所有干燥的藻进行两次提取，以提取藻脂质。使来自每次分离的异丙醇/己烷提取物过滤通过1.6微米的玻璃纤维滤器以去除不可溶的藻碎片并加热含有可溶于溶剂的脂质的滤过物以使异丙醇/己烷溶剂蒸发，留下包含在去了皮重的玻璃小瓶中的分离的脂质。然后，对来自每次分离的脂质称重。结果显示在下面的表13中。
表13 脂质含量
与没有壳聚糖时生长的藻相比，在壳聚糖的存在下生长产生增加的生物质。对于在日光中生长的藻和没有光照时生长的藻都观察到了壳聚糖的效果。在存在壳聚糖和光照时生长的藻中，所回收的脂质也增加了。没有壳聚糖时，从在黑暗中生长的藻中提取的脂质的量低于分析天平的灵敏度水平，但是在玻璃小瓶中可见地存在。
实施例6
(来自不存在或存在壳聚糖时生长的藻的脂质提取物的薄层色谱)
将分离自前面的、检测脂质产率的实施例5的脂质溶解于混合溶剂中，所述混合溶剂由比率为2体积氯仿∶1体积甲醇的氯仿和甲醇组成。调整用于每种脂质提取物的溶剂的量以对于每个样品提供大约相等的脂质提取物浓度，等于大约2μg脂质提取物/μl溶剂的浓度。将脂质提取物施于硅石板上、1cm宽的线中，并允许其干燥。如在图10中所见的，道1：来自在200ppm壳聚糖中、在日光中生长的藻的脂质提取物；道2：来自在没有壳聚糖时、在日光中生长的藻的脂质提取物；道3：来自在200ppm壳聚糖中、在黑暗中生长的藻的脂质提取物；和道4：来自在没有壳聚糖时、在黑暗中生长的藻的脂质提取物。
将含有干燥的、所施用的脂质提取物的薄层色谱板置于含有显影溶剂的溶剂槽中，所述显影溶剂由比率为30体积的氯仿∶40体积的甲醇∶10体积的水的氯仿、甲醇和水组成。允许溶剂前沿在大约37分钟内迁移至TLC板的顶部(约8.4cm)。移除TLC板，使其干燥并置于含碘的密封容器中，以允许来自每种藻提取物的经分离的脂质可视化。如在图10中可见到的，与来自没有壳聚糖时、在日光中生长的藻的脂质提取物相比，来自在200ppm壳聚糖的存在下、在日光中生长的藻的脂质提取物(道1)显示出不同的脂质特征谱。来自存在壳聚糖时生长的藻时，大量的脂质集中在靠近施用点处，而这不存在于分离自没有壳聚糖时生长的藻的脂质提取物中(比较道1和道2)。相反，来自没有壳聚糖时、在日光中生长的藻时，有更多集中的脂质群体在顶部接近溶剂前沿迁移(比较道2与道1)。这显示出，在日光中生长的藻中的脂质特征谱受到存在壳聚糖时的生长的影响或被其改变。对于存在壳聚糖时在黑暗中生长的藻也观察到了此效应。在道3中，有一片脂质(来自存在壳聚糖时生长的藻)，其在TLC板的顶部和底部之间迁移大约一半，这不存在于获得自没有壳聚糖时、在黑暗中生长的藻的脂质提取物中(比较道3与道4)。这表明在黑暗中没有光合作用时，藻的脂质特征谱可以被存在壳聚糖时的生长影响或改变。有趣地，与存在壳聚糖时在黑暗中生长的藻相比，存在壳聚糖时在日光中生长的藻的脂质特征谱是不同的。这表示，存在壳聚糖时，可通过选择生长条件(光暴露vs.黑暗)而改变或影响脂质种类或特征谱。壳聚糖的所述影响可以是有利的，以促进形成对于某些应用(特别是生物燃料种类)有用的、所需的脂质。也有可能，这些数据表明在壳聚糖的存在下，藻的生长可改变一些其它的非脂质组分(可溶于己烷异丙醇混合溶剂且可用其提取)或影响它们的合成。
Claims (34)
- 其中要求排他的性质或特权的本发明的实施方式限定如下：1.用于生长藻的方法，其包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；在壳聚糖的存在下，在所述环境中培育藻一段时间；和与没有壳聚糖的藻生长相比，以壳聚糖增加藻生长。
- 2.权利要求1的方法，其中与没有壳聚糖的藻生长相比，藻生长增加至少5％按重量。
- 3.权利要求1的方法，其中与没有壳聚糖的藻生长相比，藻生长增加至少10％按重量。
- 4.权利要求1的方法，其中与没有壳聚糖的藻生长相比，藻生长增加至少18％按重量。
- 5.权利要求1的方法，其中与没有壳聚糖的藻生长相比，藻生长增加至少400％按重量。
- 6.权利要求1的方法，其中所述藻为微藻。
- 7.权利要求1的方法，其中藻生长是由壳聚糖聚集的。
- 8.权利要求1的方法，其中所述藻选自下列的至少一种：硅藻、绿藻、金褐藻、蓝绿藻、普林藻或黄绿藻。
- 9.权利要求1的方法，其中所述藻包含脂质。
- 10.权利要求1的方法，还包括使水性环境排水以收获所述藻。
- 11.权利要求1的方法，还包括在可在水性环境内转运的多孔包容设备中培育藻。
- 12.权利要求1的方法，还包括将藻加工成为燃料。
- 13.权利要求1的方法，其中壳聚糖的量为大约25ppm至100ppm。
- 14.权利要求1的方法，其中壳聚糖的量为大约150ppm至250ppm。
- 15.权利要求1的方法，其中壳聚糖的量大于250ppm。
- 16.权利要求1的方法，还包括向所述水性环境中引入可溶性的阴离子聚合物。
- 17.权利要求1的方法，还包括向所述环境中引入下列的至少一种：藻酸盐、角叉菜胶、黄原胶和阴离子聚丙烯酰胺。
- 18.权利要求1的方法，其中水性环境包括在其底部具有一个或多个孔以排水的跑道池。
- 19.权利要求1的方法，还包括从所述环境中减少或去除光源。
- 20.权利要求1的方法，还包括从所述环境中减少或去除光源而不引入引起藻生长的含碳或含蛋白质的物质。
- 21.权利要求1的方法，其中培育包括选自下列的至少一个步骤：向水性环境中引入水，向水性环境中引入营养物，控制水性环境的盐度，控制水性环境的pH，和使水性环境暴露于光源。
- 22.权利要求1的方法，包括允许有时间使藻生长成为一个或多个藻垫。
- 23.权利要求1的方法，还包括向由于在壳聚糖的存在下生长的藻的增加的生长而由所述藻消耗的二氧化碳分配碳信用。
- 24.生长藻的方法，包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；在壳聚糖的存在下，在所述环境中培育藻一段时间；和在水性环境中产生聚集的藻。
- 25.权利要求23的方法，还包括收获聚集的藻。
- 26.权利要求23的方法，其中所述藻选自下列的至少一种：硅藻、绿藻、蓝绿藻、金褐藻、普林藻或黄绿藻。
- 27.权利要求23的方法，还包括使所述藻生长成为垫。
- 28.权利要求23的方法，还包括使所述水性环境排水以收获藻。
- 29.权利要求23的方法，还包括在可在水性环境内转运的多孔包容设备中培育藻。
- 30.增加藻的脂质含量的方法，包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；向所述环境提供藻，其中所述藻具有初始的脂质含量/单位质量的藻；在壳聚糖的存在下，在所述环境中培育藻一段时间；和与所述藻的初始脂质含量相比，增加以壳聚糖生长的藻的脂质含量/单位质量。
- 31.权利要求29的方法，还包括从所述环境中减少或去除光源。
- 32.用于改变藻的脂质特征谱的方法，包括：向适于生长藻的水性环境中引入一定量的壳聚糖；向所述环境提供藻，其中所述藻具有包括多种脂质的初始脂质特征谱；在壳聚糖的存在下，在所述环境中培育藻一段时间；和与藻的初始脂质特征谱相比，改变以壳聚糖生长的藻的脂质特征谱。
- 33.权利要求31的方法，还包括从所述环境中减少或去除光源。
- 34.用于从水中去除组分的方法，包括：向适于生长藻的水性环境中引入壳聚糖，其中所述环境含有希望去除的组分；在壳聚糖的存在下，在所述环境中培育藻一段时间，其中所述组分被藻摄取；和收获所述藻以从水中去除所述组分。
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