CN103589644B - 一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，它涉及一种培养微藻的方法。它要解决现有啤酒厂污水无法有效利用并产生效益的问题。方法：一、扩大培养；二、向培养基中加啤酒厂污水，光照培养；三、暗培养；四、滤膜过滤并收集即完成。本发明利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，能够实现啤酒厂污水中的物质得到重复利用，并且可以提高藻浓度、油脂及蛋白质含量，达到保护环境和生产生物资源的再利用双重效果，操作简便快速、成本低、无污染、社会和经济效益高。进行光培养，微藻消耗了污水的无机物质，进行暗培养，微藻消耗了污水的有机物质，进行油脂积累，既解决了污水污染的问题，又解决了微藻生长油脂积累不好的问题，实现了产油微藻的高效产油。
Description
技术领域
本发明涉及一种培养微藻的方法。
背景技术
能源紧缺和环境污染是当今世界各国面临的难题。污水再生利用是解决环境污染的重要途径，而且污水中富含有机物。微藻对解决能源难题具有非常重要的作用。微藻是一种能进行光合作用的微生物，在生态系统中处于生产者，在整个物质循环中作用巨大，生产效率高，发展前景诱人。微藻富含油脂、蛋白质、碳水化合物、微量元素及其他生物活性物质，因而其不仅可作为饵料，还是食品和生物能源的主要来源之一。
啤酒厂污水富含营养物质和多种元素，直接排放会污染环境，采用其它污水处理方式，需要投入更多成本，在造成资源浪费的同时还给环境带来负担。目前急需对啤酒厂污水进行综合治理，以期达到节能减排绿色生产及废物综合利用的目的。
发明内容
本发明目的是解决现有啤酒厂污水无法有效利用并产生效益的问题，而提供一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法。
利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，按以下步骤实现：
一、将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在25～35℃下培养至浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml；
二、向BG培养基中加入经膜生物反应器（MBR）处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为40%～60%，然后接种步骤一中浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml的产油微藻，接种量为20%～50%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，光照周期为10～16h，光照强度为2000～5000lux，通气量为0.01～0.2VVm的条件下光照培养48～144h；
三、将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为40%～60%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为20%～50%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，通气量为0.01～0.2VVm的条件下暗培养48～72h；
四、采用孔径为0.5～2.5μm的滤膜，在压力为0.01～0.1MPa，温度为20～35℃，pH值5～8的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集，即完成利用啤酒厂污水培养产油微藻。
本发明利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，能够实现啤酒厂污水中的物质得到重复利用，并且可以提高藻浓度、油脂及蛋白质含量，达到保护环境和生产生物资源的再利用双重效果，操作简便快速、成本低、无污染、社会和经济效益高。
本发明中光培养，利用啤酒厂污水加基础无机培养基，微藻消耗了污水的无机物质，进行暗培养，利用啤酒厂污水加基础无机培养基，微藻消耗了污水的有机物质，进行油脂积累，既解决了污水污染的问题，又解决了微藻生长油脂积累不好的问题，实现了产油微藻的高效产油。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，按以下步骤实现：
一、将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在25～35℃下培养至浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml；
二、向BG培养基中加入经膜生物反应器（MBR）处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为40%～60%，然后接种步骤一中浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml的产油微藻，接种量为20%～50%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，光照周期为10～16h，光照强度为2000～5000lux，通气量为0.01～0.2VVm的条件下光照培养48～144h；
三、将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为40%～60%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为20%～50%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，通气量为0.01～0.2VVm的条件下暗培养48～72h；
四、采用孔径为0.5～2.5μm的滤膜，在压力为0.01～0.1MPa，温度为20～35℃，pH值5～8的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集，即完成利用啤酒厂污水培养产油微藻。
本实施方式步骤一中产油微藻，采用的是FACHB-3 Chlorella Protothecoides，它购买自中国科学院典型培养物保藏委员会淡水藻种库。
本实施方式步骤二中啤酒厂污水作为碳源添加到BG培养基中。
本实施方式步骤二中经膜生物反应器（MBR）处理后的啤酒厂污水，其COD去除率达到90%。
本实施方式步骤二中光照培养48～144h后，产油微藻的浓度达到5.0×107～1.2×108cfu/ml。
本实施方式步骤三中暗培养48～72h后，产油微藻的浓度达到5.0×107～1.5×108cfu/ml。
本实施方式步骤四中收集到的产油微藻采用冻融法进行破碎，然后加入提取液，铝箔纸密封后在800rpm的转速下反应8h；细胞残留物在通过Whatman GF/C滤纸时被去除，滤液被转入分液漏斗并加入40mL水作为诱导两相稳定的引导；当分离出两个不同的层面时，上层深绿色的正己烷层包含有被提取的油脂，下层浅绿色水醇混合层包含有非油脂类藻细胞杂质；正己烷层的液体将被移入到一个事先称量过的容器中，并在旋转蒸发皿中60～80℃下蒸发，获得油脂；其中产油微藻与提取液的质量体积比为4g:300ml；提取液由正己烷和异丙醇按照体积比3:2混合。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在30℃下培养至浓度为5.0×107cfu/ml。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤二中向BG培养基中加入经膜生物反应器处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为50%。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤二中接种步骤一中浓度为4.0×107cfu/ml的产油微藻，接种量为30%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为30℃，pH为8，光照周期为12h，光照强度为4000lux，通气量为0.1VVm的条件下光照培养100h。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤三中将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为50%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为30%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为30℃，pH为8，通气量为0.1VVm的条件下暗培养56h。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤四中采用孔径为1.5μm的滤膜，在压力为0.05MPa，温度为25℃，pH值6的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，按以下步骤实现：
一、将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在30℃下培养至浓度为2.0×107cfu/ml；
二、向BG培养基中加入经膜生物反应器（MBR）处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为50%，然后接种步骤一中浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml的产油微藻，接种量为30%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为30℃，pH为8.5，光照周期为16h，光照强度为2000lux，通气量为0.2VVm的条件下光照培养72h；
三、将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为50%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为30%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为30℃，pH为8.5，通气量为0.2VVm的条件下暗培养60h；
四、采用孔径为1.5μm的滤膜，在压力为0.05MPa，温度为25℃，pH值6的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集，即完成利用啤酒厂污水培养产油微藻。
本实施例步骤一中产油微藻，采用的是FACHB-3 Chlorella Protothecoides，它购买自中国科学院典型培养物保藏委员会淡水藻种库。
本实施例步骤二中啤酒厂污水作为碳源添加到BG培养基中。
本实施例步骤二中经膜生物反应器（MBR）处理后的啤酒厂污水，其COD去除率达到90%。
本实施例步骤二中光照培养72h后，产油微藻的浓度达到8.0×107cfu/ml。
本实施例步骤三中暗培养60h后，产油微藻的浓度达到9.0×107cfu/ml。
本实施例步骤四中收集到的产油微藻采用冻融法进行破碎，然后加入提取液，铝箔纸密封后在800rpm的转速下反应8h；细胞残留物在通过Whatman GF/C滤纸时被去除，滤液被转入分液漏斗并加入40mL水作为诱导两相稳定的引导；当分离出两个不同的层面时，上层深绿色的正己烷层包含有被提取的油脂，下层浅绿色水醇混合层包含有非油脂类藻细胞杂质；正己烷层的液体将被移入到一个事先称量过的容器中，并在旋转蒸发皿中60℃下蒸发，获得油脂；其中产油微藻与提取液的质量体积比为4g:300ml；提取液由正己烷和异丙醇按照体积比3:2混合。结果：油脂产量为0.96g（产率24%），比现有的高出0.2倍，可见，本实施例中利用啤酒厂污水培养产油微藻能够实现产油微藻的高效产油。
Claims (6)
1.一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在25～35℃下培养至浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml；
二、向BG培养基中加入经膜生物反应器处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为40%～60%，然后接种步骤一中浓度为2.0×107～1.0×108cfu/ml的产油微藻，接种量为20%～50%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，光照周期为10～16h，光照强度为2000～5000lux，通气量为0.01～0.2VVm的条件下光照培养48～144h；
三、将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为40%～60%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为20%～50%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为25～35℃，pH为7～10，通气量为0.01～0.2VVm的条件下暗培养48～72h；
四、采用孔径为0.5～2.5μm的滤膜，在压力为0.01～0.1MPa，温度为20～35℃，pH值5～8的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集，即完成利用啤酒厂污水培养产油微藻。
2.根据权利要求1所述的一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于步骤一中将产油微藻接种到BG培养基中，接种量为20%（v/v），在30℃下培养至浓度为5.0×107cfu/ml。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于步骤二中向BG培养基中加入经膜生物反应器处理后的啤酒厂污水，啤酒厂污水在BG培养基中的浓度为50%。
4.根据权利要求3所述的一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于步骤二中接种步骤一中浓度为4.0×107cfu/ml的产油微藻，接种量为30%（v/v），并置于光照培养箱中，在温度为30℃，pH为8，光照周期为12h，光照强度为4000lux，通气量为0.1VVm的条件下光照培养100h。
5.根据权利要求4所述的一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于步骤三中将光照培养后的产油微藻接种到含浓度为50%啤酒厂污水的BG培养基中，接种量为30%（v/v），并置于暗培养箱中，在温度为30℃，pH为8，通气量为0.1VVm的条件下暗培养56h。
6.根据权利要求5所述的一种利用啤酒厂污水培养产油微藻的方法，其特征在于步骤四中采用孔径为1.5μm的滤膜，在压力为0.05MPa，温度为25℃，pH值6的条件下对暗培养后的产油微藻进行过滤并收集。
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