CN102864080A - 一种含油微生物同步混合培养的方法 - Google Patents
一种含油微生物同步混合培养的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102864080A CN102864080A CN2011101884082A CN201110188408A CN102864080A CN 102864080 A CN102864080 A CN 102864080A CN 2011101884082 A CN2011101884082 A CN 2011101884082A CN 201110188408 A CN201110188408 A CN 201110188408A CN 102864080 A CN102864080 A CN 102864080A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seed liquor
- oil
- carbon source
- mixed culture
- organic carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开一种含油微生物同步混合培养方法，将含油酵母种子液、自养微藻种子液及混合培养基接入到光生物反应器内进行混合培养，含油酵母种子液与自养微藻种子液的体积比为1：1～1：10，种子液与混合培养基的体积比为1：5～1：20，混合培养条件如下：发酵温度25℃~30℃；通气量0.1vvm~1.0vvm，搅拌转速100rpm~400rpm，pH6.5~7.5，初始有机碳源质量浓度为1.0%~5.0%，发酵期间有机碳源质量浓度为1.0%~2.0%。该方法具有提高微生物细胞收获量及微生物油脂含量，降低成本，减化培养装置等优点。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体地说涉及一种利用含油酵母与自养产油微藻进行同步培养来获得高细胞收获量及微生物油脂的方法。
背景技术
随着石油资源的日益紧缺、石油价格的不断上涨、油品供需矛盾的日渐凸显及环境污染问题的更加突出，多渠道开发可再生油脂资源成为必然。来自微生物油脂的柴油具有能力密度高、含硫量低、燃烧充分、润滑性好等性能，还具有可再生、易生物降解、储运安全、抗爆性能好等特点，可作为石化能源的替代品。
文献表明，在适宜的条件下，某些微生物生产并贮存的油脂占其生物总量的20%以上，这类微生物被称为含油微生物。已知细菌、酵母、霉菌、藻类中都有生产油脂的菌株。微生物油脂又称单细胞油脂，其脂肪酸组成与一般的植物油脂相似，以C16、C18系脂肪酸，如棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸等饱和与不饱和的脂肪酸为主。微生物发酵利用底物范围较广，可直接利用葡萄糖、果糖、蔗糖、糖蜜、淀粉和纤维素水解液等。不但可提供新的油脂生产方法，而且可利用廉价废弃生物质，降低油脂生产成本，保护环境。因此，微生物油脂是潜在的动植物油脂替代资源。具有广阔的应用前景。
除了含油酵母外，微藻是另外一类含油微生物，微藻富含蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸等营养成分（如螺旋藻），可用于食品、医药和能源方面；可以大量积累脂肪酸，有些微藻如小球藻，其体内脂肪酸含量可占干重的30％～60％。利用培养微藻来积累油脂资源，已经成为目前利用太阳能开发可再生资源最热门的研究领域。不仅具有强大的市场潜力，而且具有非凡的社会价值。
微生物发酵油脂的培养与制备方法一般采用酵母菌为发酵菌种（CN200610113582.X），经过常规的微生物培养进行生物量积累，得到含油微生物菌体，进而处理该菌体，得到生物油脂。该技术过程采用单一微生物发酵培养过程，其生物油脂积累在细胞内，细胞收获量是制约油脂收获量的关键因素。
微藻细胞生长方式分一般为光自养和异养碳源两种，光自养过程要消耗CO2，CO2的有效利用吸收，是实现理想培养效果的关键，同时存在补充CO2与光合作用产生O2的解吸、排出的问题。刘建国等“微藻规模培养的管道光生物反应器”（CN200410020978.0）及缪坚人等“一种微藻工业生产用光合生物反应器系统”（CN03128138.9）均采用在光生物反应器系统中加入一种装置方法，来实现CO2的补给，同时也能实现一定的氧解析效果。异养生长过程是利用有机碳源为底物替代自养过程中的CO2来进行微藻生物质的积累，细胞生长速度较快，但细胞内油脂积累水平却比较低下。
现有技术中对于酵母微生物培养生产油脂和自养微藻进行CO2补给和氧解析过程来生产含油微藻生物质以获取油脂等方面都有所涉及，但都是含油微生物各自进行培养，对于不同类型的含油微生物之间的混合协同培养方式来实现高效油脂收获等方面的研究则未见报道。含油微生物培养过程中普遍存在着成本高、微生物细胞累计的慢、油脂含量低等不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种含油酵母与微藻进行同步混合培养的方法，该方法具有提高微生物细胞收获量及微生物油脂含量，降低成本，减化培养装置等优点。
一种含油微生物同步混合培养方法，将含油酵母种子液、自养微藻种子液及混合培养基接入到光生物反应器内进行混合培养，含油酵母种子液与自养微藻种子液的体积比为1：1～1：10，种子液与混合培养基的体积比为1：5～1：20，混合培养条件如下：发酵温度25℃~30℃；通气量0.1 vvm ~1.0 vvm，搅拌转速100 rpm ~400rpm，pH 6.5~7.5，初始有机碳源质量浓度为1.0%~5.0%，发酵期间有机碳源质量浓度为1.0%~2.0%。
本发明方法中种子液和混合培养基可分别直接加入到光生物反应器内也可以在同步混合池内混合后加入到光生物反应器内，优选后者，该方案能够使含油酵母种子液、自养微藻种子液及混合培养基均匀充分的混合，有利于后继的混合培养。
本发明方法中含油酵母种子液、自养微藻种子液可按照现有技术进行制备，使用常规的酵母PDA培养基和微藻SE培养基。当含油酵母种子液生物量达OD＝5.0～15.0、自养微藻种子液的生物量达OD＝2.0～10.0时可终止种子培养过程。
本发明方法中，混合培养基成份以酵母细胞所需基础培养基为主，同时添加微藻生长所需的无机盐和微量元素等。
本发明方法中，酵母包括S.cerevisiae 酿酒酵母、R.glutinis 粘红酵母、Trichosporon cutaneum 皮状丝孢酵母等。微藻包括小球藻、葡萄藻、小环藻、硅藻等。
本发明方法中，光生物反应器可以是板式、管式、气升搅拌式等封闭反应器。主要以通入的空气为返混动力，通入的空气进入光生物反应器时，优选均匀设置多个补充点并在反应器内设置挡板，实现均匀的气体分布。该反应器还设置了培养体系二氧化碳和溶解氧量的测定装置，根据需要调整通气量，以获得良好的效果。
本方法中pH控制酸中和剂为HCL、H2SO4、HNO3等常用无机酸，碱中和剂为NaOH、NaHCO3等无机碱。
本发明方法中，所述的有机碳源可以是葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素水解液等，该有机碳源的加入采用流加补充方式进行，根据培养液样品成份分析，随时检测系统的有机碳源浓度水平，将配置好的有机碳源母液按消耗速度进行流加。
与现有技术相比，本发明一种含油微生物同步混合培养的方法具有如下优点：
1、一般来说，不同的微生物在同一反应器内很难进行混合培养，这不仅是因为不同的微生物其培养条件不同，而且微生物之间也会相互制约，本发明方法通过配制适宜的混合培养基及优化培养条件，使含油酵母与自养微藻两种产油微生物相互兼容，能够在同一反应器内进行混合培养；
2、本发明方法在培养过程中，含油酵母释放的二氧化碳能够被自养微藻快速的吸收，细胞间产生共生的依存关系，建立起稳定的培养体系，实现了两种含油微生物的高效生长过程，提高了油脂的积累含量，试验结果表明相同条件下单位干细胞油脂收获量分别从2.19g/L和0.39g/L提高到4.44g/L；
3、本发明方法明显提高了含油微藻的培养效率及质量、大大降低了生产成本，可以为制备生物柴油提供高质量的含油微生物原料，适于工业应用。
附图说明
图1是本发明一种具体工艺流程示意图。
其中：1-酵母种子，2-微藻种子，3-酵母培养反应器，4-微藻培养反应器，5-同步混合池，6-混合培养基，7-混合培养反应器，8-混合培养尾气出口，9-混合培养进气口。
具体实施方式
如图1所示，酵母菌种经3号反应器中培养生长达生物量OD＝5.0～15.0，微藻藻种经4号反应器中培养生长达生物量OD＝2.0～10.0，将培养好的酵母细胞和微藻细胞在气升搅拌式光生物反应器中进行混合培养，在该混合培养过程中采用酵母细胞和微藻细胞分别制备成种子后同步转入5号混合池中，按既定比例进行混合，并经过6将混合培养基加入混合池中进行混合，同时经过检测分析混合后培养系统中pH值来调节混合液pH至6.5~7.5。同步混合后用气压输送的方式将混合液经管线压入混合反应器7中进行混合发酵过程控制。本发明方法中所用的各种培养基的组成如下：
PDA培养基配方（以每升计）：
葡萄糖20.0g，马铃薯液1000mL，pH自然。其中马铃薯营养液的制作：将200g马铃薯切成小块后煮沸20~40分钟，多层纱布过滤，定容至1000.0mL。
SE培养基配方（以每升计）：
| NaNO3 | 0.20g |
| K2HPO4 . 3H2O | 0.07g |
| MgSO4 . 7H2O | 0.07g |
| CaCl2 . 2H2O | 0.03g |
| KH2PO4 | 0.18g |
| NaCl | 0.03 |
| Soil extract （土壤提取液） | 40mL |
| FeCl3·6H2O | 0.01 |
| Fe—EDTA | 1mL |
混合培养基配方（以每升计）：
| 葡萄糖 | 20.00g |
| 马铃薯液 | 1000mL |
| NaNO3 | 0.20g |
| K2HPO4 . 3H2O | 0.07g |
| MgSO4 . 7H2O | 0.07g |
| CaCl2 . 2H2O | 0.03g |
| KH2PO4 | 0.18g |
| NaCl | 0.03 |
| Soil extract （土壤提取液） | 40mL |
| FeCl3·6H2O | 0.01 |
| Fe—EDTA | 1mL |
实施例1
将粘红酵母和小球藻在摇瓶中使用各自培养基进行单独培养，培养2天后得到OD值分别为5和10的种子液。将培养好的粘红酵母种子液、小球藻种子液及混合培养基加入到混合池中进行混合，粘红酵母种子液与小球藻种子液体积比为1：1，种子液与混合培养基的体积比为1：5，调节混合液pH至7.0。将上述混合液按装液量8L接种到10L光生物反应器中，反应器为气升搅拌式，可以实现培养液的返混，反应器为玻璃体，设置日光灯光源，自动控制设定光的开关时间，形成小球藻培养过程中光暗过程转换。培养条件为：发酵温度25℃；通气量0.2vvm，搅拌转速100rpm， pH7.0，初始碳源质量浓度为2.0％，发酵期间有机碳源质量浓度为1.0%，发酵5天结束发酵过程。收集微生物细胞，测干重与油脂含量，得到油脂收获量；测定有机碳源消耗情况，根据培养过程消耗有机碳源的量计算碳油转化率指标。
实施例2
同实施例1中所述，将粘红酵母和小球藻在摇瓶中使用各自培养基进行单独培养，培养2天后得到OD值分别为15和2的种子液。将培养好的粘红酵母种子液、小球藻种子液及混合培养基加入到混合池中进行混合，粘红酵母种子液与小球藻种子液体积比为1：5，种子液与混合培养基的体积比为1：10，调节混合液pH至6.5。将上述混合液按装液量8L接种到10L光生物反应器中，反应器为气升搅拌式，可以实现培养液的返混，反应器为玻璃体，设置日光灯光源，自动控制设定光的开关时间，形成小球藻培养过程中光暗过程转换。培养条件为：发酵温度28℃；通气量0.6vvm，搅拌转速200rpm， pH6.5，初始碳源质量浓度为4.0％，发酵期间有机碳源质量浓度为2.0%，发酵5天结束发酵过程。收集微生物细胞，测干重与油脂含量，得到油脂收获量；测定有机碳源消耗情况，根据培养过程消耗有机碳源的量计算碳油转化率指标。
实施例3
同实施例1中所述，将粘红酵母和小球藻在摇瓶中使用各自培养基进行单独培养，培养2天后得到OD值分别为10和6的种子液。将培养好的粘红酵母种子液、小球藻种子液及混合培养基加入到混合池中进行混合，粘红酵母种子液与小球藻种子液体积比为1：10，种子液与混合培养基的体积比为1：20，调节混合液pH至7.5。将上述混合液按装液量8L接种到10L光生物反应器中，反应器为气升搅拌式，可以实现培养液的返混，反应器为玻璃体，设置日光灯光源，自动控制设定光的开关时间，形成小球藻培养过程中光暗过程转换。培养条件为：发酵温度30℃；通气量1.0vvm，搅拌转速400rpm， pH7.5，初始碳源质量浓度为4.0％，发酵期间有机碳源质量浓度为2.0%，发酵5天结束发酵过程。收集微生物细胞，测干重与油脂含量，得到油脂收获量；测定有机碳源消耗情况，根据培养过程消耗有机碳源的量计算碳油转化率指标。
比较例1
将实施例1制得的粘红酵母种子液与PDA培养基混合，种子液与培养基的体积比为1：10，将上述混合液按装液量8L加入到10L光生物反应器中，培养条件同实施例1。收集微生物细胞，测干重与油脂含量，得到油脂收获量；测定有机碳源消耗情况，根据培养过程消耗有机碳源的量计算碳油转化率指标。
比较例2
将实施例1制得的小球藻种子液与混合培养基混合，种子液与培养基的体积比为1：10，将上述混合液按装液量8L加入到10L光生物反应器中，培养条件同实施例1。收集微生物细胞，测干重与油脂含量，得到油脂收获量；测定有机碳源消耗情况，根据培养过程消耗有机碳源的量计算碳油转化率指标。
上述实验结果如下表：
| 方案 | 微生物干重 | 油脂质量含量 | 油脂收获量 | 碳油转化率，％ |
| 实施例1 | 10.32g/L | 34.0% | 3.51g/L | 4.13 |
| 实施例2 | 11.44g/L | 35.0% | 4.00g/L | 4.21 |
| 实施例3 | 12.60g/L | 35.2% | 4.44g/L | 4.45 |
| 比较例1 | 7.02g/L | 31.2% | 2.19g/L | 2.31 |
| 比较例2 | 5.21g/L | 7.4% | 0.39g/L | 0.43 |
从上述数据可以看出，本发明方法极大地提高了含油微生物细胞的收获量，油脂含量也得到了提高。因此采用本发明方法，在相同的培养条件下，与含油微生物单独培养方法相比，将两种含油微生物经过同步混合培养，得到的油脂收获量得到了较大提高。混合培养的碳油转化效率得到明显提高。
Claims (9)
1.一种含油微生物同步混合培养方法，将含油酵母种子液、自养微藻种子液及混合培养基接入到光生物反应器内进行混合培养，含油酵母种子液与自养微藻种子液的体积比为1：1～1：10，种子液与混合培养基的体积比为1：5～1：20，混合培养条件如下：发酵温度25℃~30℃；通气量0.1 vvm ~1.0 vvm，搅拌转速100 rpm ~400rpm，pH 6.5~7.5，初始有机碳源质量浓度为1.0%~5.0%，发酵期间有机碳源质量浓度为1.0%~2.0%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的种子液和混合培养基直接加入到光生物反应器内或者在同步混合池内混合后加入到光生物反应器内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含油酵母种子液、自养微藻种子液按照现有技术进行制备，使用常规的酵母PDA培养基和微藻SE培养基。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：当含油酵母种子液生物量达OD＝5.0～15.0、自养微藻种子液的生物量达OD＝2.0～10.0时可终止种子培养过程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的混合培养基成份以酵母细胞所需基础培养基为主，同时添加微藻生长所需的无机盐和微量元素。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的酵母包括S.cerevisiae 酿酒酵母、R.glutinis 粘红酵母、Trichosporon cutaneum 皮状丝孢酵母。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的微藻包括小球藻、葡萄藻、小环藻、硅藻。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的光生物反应器为板式、管式或气升搅拌式。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的有机碳源为葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素水解液，该有机碳源采用流加补充方式进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101884082A CN102864080A (zh) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | 一种含油微生物同步混合培养的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101884082A CN102864080A (zh) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | 一种含油微生物同步混合培养的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102864080A true CN102864080A (zh) | 2013-01-09 |
Family
ID=47443212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101884082A Pending CN102864080A (zh) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | 一种含油微生物同步混合培养的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102864080A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104560749A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种敞开式快速培养含油微生物的方法 |
| CN106754383A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-31 | 华南理工大学 | 一种提高微生物生物量及油脂产量的方法 |
-
2011
- 2011-07-07 CN CN2011101884082A patent/CN102864080A/zh active Pending
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| CHAO HUANG ET AL: "Microbial oil production from rice straw hydrolysate by Trichosporon fermentans", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
| CHEIRSILP B ET AL: "Mixed culture of oleaginous yeast Rhodotorula glutinis and microalga Chlorella vulgaris for lipid production from industrial wastes and its use as biodiesel feedstock", 《N BIOTECHNOL》 * |
| 苗金鑫等: "粘红酵母和钝顶螺旋藻混合培养生产微生物油脂培养基优化", 《生物加工过程》 * |
| 薛飞燕等: "微生物油脂的研究进展及展望", 《生物加工过程》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104560749A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种敞开式快速培养含油微生物的方法 |
| CN104560749B (zh) * | 2013-10-29 | 2017-08-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种敞开式快速培养含油微生物的方法 |
| CN106754383A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-31 | 华南理工大学 | 一种提高微生物生物量及油脂产量的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kuo et al. | Cultivation of Chlorella sp. GD using piggery wastewater for biomass and lipid production | |
| Heredia-Arroyo et al. | Mixotrophic cultivation of Chlorella vulgaris and its potential application for the oil accumulation from non-sugar materials | |
| Han et al. | Optimization and lipid production enhancement of microalgae culture by efficiently changing the conditions along with the growth-state | |
| Liu et al. | Production potential of Chlorella zofingienesis as a feedstock for biodiesel | |
| Feng et al. | Lipid production of Chlorella vulgaris cultured in artificial wastewater medium | |
| Saratale et al. | Microalgae cultivation strategies using cost–effective nutrient sources: Recent updates and progress towards biofuel production | |
| CN103103130B (zh) | 一种微生物混合培养生产油脂的方法 | |
| CN102863115B (zh) | 一种利用微藻处理发酵工业废水并生产藻粉的方法 | |
| Zeng et al. | Enhanced lipid production and nutrient utilization of food waste hydrolysate by mixed culture of oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides and oleaginous microalgae Chlorella vulgaris | |
| Wang et al. | A two-stage fed-batch heterotrophic culture of Chlorella protothecoides that combined nitrogen depletion with hyperosmotic stress strategy enhanced lipid yield and productivity | |
| CN102089434A (zh) | 生物燃料原料生产的集成系统 | |
| CN103103129B (zh) | 一种微生物同步混合培养生产油脂的方法 | |
| CN104388484B (zh) | 一种以挥发性脂肪酸为原料发酵生产微生物油脂的方法 | |
| CN103103126B (zh) | 一种微生物耦合培养生产油脂的方法 | |
| CN103421850A (zh) | 一种利用丰富栅藻生产生物乙醇的方法 | |
| CN103773691B (zh) | 一种封闭式快速培养微藻的方法 | |
| CN107841464A (zh) | 一种藻类的培养方法 | |
| CN101153299B (zh) | 一种补料批式培养高产微生物油脂的方法 | |
| CN102864080A (zh) | 一种含油微生物同步混合培养的方法 | |
| CN103045491A (zh) | 一种含油微生物混合培养的方法 | |
| CN103773695B (zh) | 一种敞开式快速培养微藻的方法 | |
| CN103773694B (zh) | 一种高效培养含油微生物的方法 | |
| Zhang et al. | Microbial biodiesel production—oil feedstocks produced from microbial cell cultivations | |
| CN103773693B (zh) | 一种敞开式培养微藻的方法 | |
| CN103773688B (zh) | 一种快速培养含油微生物的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130109 |