CN103571754B - 一株小球藻Chlorella sp.HQ的培养方法及其水质净化产油的应用 - Google Patents

一株小球藻Chlorella sp.HQ的培养方法及其水质净化产油的应用 Download PDF

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本发明公开了一株小球藻Chlorella？sp.HQ的培养方法及其水质净化产油的应用，属于单细胞油脂及生物柴油生产技术领域。本发明的淡水产油小球藻，命名为小球藻HQ，菌种保藏登记号为CGMCC？No.7601。其培养方法是将对数生长期的小球藻HQ藻株接种于城市污水二级出水中，控制藻接种密度为5×104～5×105个·mL-1，光暗比为12∶12～14∶10，光照强度为40～60μmo1·(m2·s)-1，温度为20-30℃，pH？6～9的条件下培养10～14d，分离收获藻体并收集净化后的水。利用小球藻HQ净化水质产油的应用，其发明特征在于，以城市污水二级出水作为培养基，小球藻HQ不断转化其中的污染物质增殖以积累单细胞油脂，同时深度净化水质保护水资源，一举两得、既环保又低成本有利于该小球藻HQ大规模培养的产业化应用。

Description

一株小球藻Chlorella sp.HQ的培养方法及其水质净化产油的应用
技术领域
本发明属于单细胞油脂及生物柴油生产技术领域，特别涉及一株小球藻Chlorellasp.HQ的培养方法及其水质净化产油的应用。
背景技术
能源是推动社会发展的源动力，其中化石能源占了主导地位。然而，人类社会的高速发展加速了其赖以生存的煤炭、石油等化石能源的枯竭。此外，大量燃烧化石能源也会造成一系列环境问题的产生，如大气中CO2浓度升高，全球气候变化等。因此，在能源危机与环境问题愈发突出的情况下，清洁能源的开发成为了必然。近年来，生物燃料作为化石燃料的唯一替代品，已成为发展最快、应用最广的可再生能源。利用微藻制备生物柴油具有光合作用效率高，占耕地面积小，吸收固定大量CO2等优势，且细胞油脂中的三酰甘油酯(Triacylglycerol，TAG)是制备生物柴油的主要原料。因此，利用微藻制备生物柴油受到越来越多的关注(MataTM，MartinsAA，CaetanoNS.Microalgaeforbiodieselproductionandotherapplications：Areview[J].RenewableandSustainableEnergyReviews，2010，14(1)：217-232)。目前微藻制备生物柴油多采用高营养浓度的人工培养基进行培养，因生产成本过高等原因而使得该技术推行缓慢，因此，开发其他替代的培养基质十分必要。城市污水的再生利用是解决水污染严峻与水资源短缺的有效措施。广义地讲，城市污水二级出水即再生水。根据水质标准，城市污水二级出水仍含有较高浓度的氮、磷等营养物质。再生水中氮、磷等营养物质含量过高会引发水华爆发等风险。利用城市污水二级出水培养产油藻既能利用水中营养物质生产单细胞油脂又能深度净化水质，是非常有发展前途的新技术(胡洪营，李鑫，杨佳.基于微藻细胞培养的水质净化与高价值生物质生产耦合技术[J].生态环境学报，2009，18(3)：1122-1127)。
发明内容
本发明的目的是提供一株产油小球藻Chlorellasp.HQ。
本发明的第二个目的是提供产油小球藻HQ的培养方法。
本发明的第三个目的是提供产油小球藻在水质净化产油中的应用。
一株产油小球藻HQ，该产油藻是从暴露于空气中的老化布朗葡萄藻培养液中分离得到的，命名为小球藻HQ，分类命名为小球藻Chlorellasp.，于2013年5月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏登记号为CGMCCNo.7601。
所述的小球藻HQ的分离方法是平板划线法，具体方法为：在无菌条件下，取20mL暴露于空气中的老化布朗葡萄藻培养液加入到50mL的SE液体培养基中富集培养藻细胞，培养3～4d后将富集的藻细胞分别以1倍、5倍、10倍、20倍和50倍的稀释度涂布于SE固体培养基平板上(其琼脂含量为2％)，放置于光暗比为14∶10，光照强度为60μmol·(m2·s)-1，温度为25℃的光照培养箱中培养，30d左右挑取平板上长出的绿色单个藻落并在新的SE固体培养基平板上进行划线分离，反复3次得到纯藻种，命名为小球藻HQ。该藻种适合培养的氮磷营养盐浓度及pH范围较广，分别是1～42mg·L-1，0.05～50mg·L-1，5～11；经测定其脂质含量最高可达62.8％。
所述小球藻HQ的培养方法，其具体操作步骤为：接种对数生长期的小球藻HQ，至城市污水二级出水中，控制藻接种密度为5×104～5×105个·mL-1，光暗比为12∶12～14∶10，光照强度为40～60μmol·(m2·s)-1，温度为20-30℃的条件下培养10～14d，分离获得藻体并收集净化后的水。
所述小球藻HQ在水质净化产油中的应用，是以城市污水二级出水作为培养基，小球藻HQ不断转化其中的污染物质增殖以积累单细胞油脂，同时深度净化水质保护水资源。
所述城市污水二级出水为城市污水处理工艺中的二沉池出水，其水质指标不低于GB18918-2002最低标准。
本发明的小球藻HQ可很好地利用城市污水二级出水为培养基质生长，无需外来投加营养盐，可降低其培养成本；该产油藻HQ吸收城市污水二级出水中的污染物质转化为单细胞油脂过程中深度净化了水质，保护了水资源，一举两得、既环保又低成本有利于该小球藻HQ大规模培养的产业化应用。
附图说明
图1为小球藻HQ以北京市清河污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量变化曲线。
图2为小球藻HQ以北京市肖家河污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量变化曲线。
图3为小球藻HQ以北京市高碑店污水处理厂二沉池出水为培养基的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量变化曲线。
具体实施方式
本发明的技术方案如下：接种对数生长期的小球藻HQ，至城市污水二级出水中，控制藻接种密度为5×104～5×105个·mL-1，光暗比为12∶12～14∶10，光照强度为40～60μmol·(m2·s)-1，温度为20-30℃的条件下培养10～14d，分离获得藻体并收集净化后的水。
以下结合实施例对本发明做详细的说明。
以下实施例中的城市污水二级出水分别取自北京市清河、肖家河和高碑店污水处理厂，其工艺与水质指标如表1所示。
表1不同来源城市污水二级出水处理工艺与水质指标
以下实施例中的藻密度测定方法采用细胞计数法，即取一定量藻液于漩涡振荡器上混匀，后采用显微镜直接计数法，每天在显微镜下用血球计数板进行计数，测定藻密度并绘制藻生长曲线。
以下实施例中的藻生物量的测定方法为：取20mL的藻液通过事先烘干至恒重的0.45μm醋酸纤维膜(M1)，将附有藻细胞的膜置于105℃的恒温干燥箱中烘干至恒重，称取其质量(M2)。藻细胞的干重可以通过公式DW(g·L-1)＝1000·(M2-M1)/20计算得到。
以下实施例中油脂测定方法具体为：取40mL藻液，离心浓缩至0.8mL，向其中加入2mL甲醇和1mL氯仿，充分混合2min。再加入1mL氯仿，混合30s；加入1mL去离子水，混合30s。4000rpm离心10min后吸取底层氯仿层转移至已称重的干燥玻璃管中，氮吹至恒重。称取玻璃管的前后质量变化，即油脂重量。油脂总量测定结束后，迅速将其溶解在0.4mL异丙醇中，通过酶比色试剂盒法测定油脂中的TAG总量(方法参考LiX，HuHY，ZhangYP.Enhancementeffectofethyl-2-methylacetoacetateontriacylglycerolsproductionbyafreshwatermicroalga，Scenedesmussp.LX1[J].BioresourceTechnology，2010，101：9819-9821)。
实施例1
将小球藻HQ接种于北京市清河污水处理厂二级出水中，初始接种密度为5×104个·mL-1，光暗比为12∶12，温度为20℃，光照强度为40μmol·(m2·s)-1的条件下培养14d左右，测定得到小球藻的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量。待培养结束后4500rpm离心15min，获得藻体。
结果如图1所示，小球藻在清河污水处理厂二级出水中生长的最大藻密度可达到106个·mL-1，生物量可高达98mg·L-1，油脂产量可高达41.6mg·L-1，TAG产量可高达18.7mg·L-1。
将小球藻HQ接种于北京市肖家河污水处理厂二级出水中，初始接种密度为2×105个·mL-1，光暗比为13∶11，温度为25℃，光照强度为50μmol·(m2·s)-1的条件下培养14d左右，测定得到小球藻的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量。待培养结束后4500rpm离心15min，获得藻体。
结果如图2所示，小球藻在肖家河污水处理厂二级出水中生长的最大藻密度可达到107个·mL-1，生物量可高达430mg·L-1，油脂产量可高达170.2mg·L-1，TAG产量可高达36.3mg·L-1。
将小球藻HQ接种于北京市高碑店污水处理厂二级出水中，初始接种密度为5×105个·mL-1，光暗比为14∶10，温度为30℃，光照强度为60μmol·(m2·s)-1的条件下培养14d左右，测定得到小球藻的生长曲线、生物量、油脂产量及TAG产量。待培养结束后4500rpm离心15min，获得藻体。
结果如图3所示，小球藻在高碑店污水处理厂二级出水中生长的最大藻密度可达到3×107个·mL-1，生物量可高达395.8mg·L-1，油脂产量可高达124.3mg·L-1，TAG产量可高达7.3mg·L-1。

Claims (5)

1.一株淡水产油小球藻HQ，其特征在于，命名为小球藻HQ，分类命名为小球藻Chlorellasp.，于2013年5月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏登记号为CGMCCNo.7601。
2.权利要求1所述的小球藻HQ的培养方法，其特征在于，接种对数生长期的小球藻HQ，至城市污水二级出水中，控制藻接种密度为5×104～5×105个·mL-1，光暗比为12∶12～14∶10，光照强度为40～60μmol·(m2·s)-1，温度为20-30℃的条件下培养10～14d，分离获得藻体并收集净化后的水。
3.根据权利要求2所述的培养方法，其特征在于，所述城市污水二级出水为城市污水处理工艺中的二沉池出水，其水质指标不低于GB18918-2002最低标准。
4.权利要求1所述的小球藻HQ在水质净化产油中的应用，其特征在于，以城市污水二级出水作为培养基，小球藻HQ不断转化其中的污染物质增殖以积累单细胞油脂，同时深度净化水质保护水资源。
5.根据权利要求4所述的小球藻HQ在水质净化产油中的应用，其特征在于，所述城市污水二级出水为城市污水处理工艺中的二沉池出水，其水质指标不低于GB18918-2002最低标准。
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