CN103881922A - 一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，利用巨大芽孢杆菌（CGMCC No.5225）发酵制备生物絮凝剂，将此絮凝剂添加到微藻培养液中，调节微藻培养液pH值为9-12，60-120转/分钟下搅拌5-40分钟，再静置1小时，使微藻絮凝并沉降分层，收集下层絮凝的微藻获得微藻生物质，上层澄清培养液通入二氧化碳调节pH，接入新鲜藻种，继续培养。本发明使用的絮凝剂无需纯化可直接利用，成本较低，絮凝效果好且本絮凝剂安全无毒。

Description

一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法
技术领域
本技术属于微藻生物能源技术领域，具体涉及一种利用微生物絮凝剂收集微藻的方法。背景技术
微藻具有种类多，分布广泛，生长环境要求低，不与农作物争地争水，光合作用效率高，油脂面积产率高以及培养过程中可固定大量二氧化碳等特点，对缓解人类面临的能源、环境和粮食三大危机有着巨大的潜力。微藻除富含油脂外，还含有丰富的不饱和脂肪酸、功能多糖和色素等生物活性物质以及优质蛋白质，在医药、食品、精细化学品以及动物饲料等领域，具有良好应用前景。
在微藻藻种选育、培养、收获、干燥和加工利用等环节中，微藻收获是关键环节之一，藻体收获成本是影响微藻生产成本和微藻应用领域的重要因素。絮凝法微藻收获是一种相对简便易行且能耗较低的分离方法。目前一些常用的安全无毒的絮凝剂，如氨（申请号：CN201110390674.3）和多糖类物质（申请号：CN200710015212.7，申请号：CN201010559334）等，这些絮凝剂絮凝的培养水体可循环利用，但氨絮凝法残留的氨浓度过高对微藻生长毒害，需通过加热除氨；多糖絮凝法安全无毒，但絮凝成本较高。微生物絮凝剂是一种成分复杂的混合物，含有蛋白质、多肽、多糖、氨基酸和有机小分子等物质，微生物絮凝利用的是微生物的发酵浓缩物，不需分离纯化，制备成本较低，并且微生物絮凝剂丰富的组分残留在培养水体中，可作为培养水体微藻的营养物质，对微藻的再次培养具有一定的促进作用。
发明内容
本发明针对能源微藻采收中存在采收成本高以及利用絮凝剂采收普遍存在絮凝剂毒性的问题，提供了一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法。本发明使用的絮凝剂无需纯化可直接利用，成本较低，絮凝效果好且本絮凝剂安全无毒。
并非所有微生物絮凝剂都适宜用于收获微藻。通过大量的实验研究，申请人发现以巨大芽孢杆菌发酵产物为微生物絮凝剂收获微藻可以取得很好的效果。该菌种为Bacillusmagaterium Sy-Z5，由申请人自己培养、先期提交保藏并记载于中国专利申请201210018185.X中，保藏号为CGMCC No.5225。
本发明的技术方案如下：
一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，以巨大芽孢杆菌发酵产物为微生物絮凝剂，向藻细胞密度不低于500万/毫升的微藻培养液中添加浓度为0.3-3.0毫克/毫升的微生物絮凝剂，调节培养液pH值为9.0-12.0，并在50-150转/分钟搅拌5-50分钟，静置0.3-3小时，使培养液中的微藻絮凝并沉降分层，收集下层絮凝的微藻获得微藻生物质，上层较澄清培养液通入二氧化碳调节pH至该藻适宜生长所需的pH，作为微藻培养水体，按该藻的常规培养方法继续使用。
本发明所述巨大芽孢杆菌发酵产物微生物絮凝剂的制备参考专利201210018185.X，将巨大芽孢杆菌Bacillus magaterium Sy-Z5接种于LB培养基中（LB培养基准备：胰蛋白胨10克，酵母粉5克，氯化钠5克，去离子水1.0升，120℃，20min灭菌），在37℃和70-150转/分钟条件下，摇床培养24-48小时后，发酵产物于5000-10000转/分钟离心5-20分钟，弃去上清液，取沉淀于50-100℃烘2-10小时，得固态微生物絮凝剂。
本发明微生物絮凝剂优选浓度为0.5-2.0毫克/毫升。本发明优选在搅拌速度为50-130转/分钟，搅拌时间5-40分钟条件下收集微藻，静置时间优选0.3-2小时。
本发明所述的二氧化碳气体的通入量为调整絮凝后培养液的pH值至相应微藻生长所需的适宜pH值所需的二氧化碳量。
本发明所述微藻为海洋藻类，优选海水湛江等鞭金藻、海水四爿藻或海水小球藻，均有市售。
本发明的特点在于采用微生物发酵产物作为絮凝剂，发酵产物无需进一步纯化，因此絮凝剂制备成本较低，絮凝剂安全无毒性，使用絮凝剂后的培养水体可继续用来培养微藻，且絮凝剂富含蛋白质、多肽、多糖、氨基酸和有机小分子等物质，因此絮凝剂在培养水体中的残留物具有丰富的碳氮源，对微藻在絮凝后上层水体中的培养具有促进作用。
具体实施方式
下面的实施例用于进一步详细说明本发明，但并不构成对本发明的限定。本实施例所用海水湛江等鞭金藻、海水四爿藻或海水小球藻均来自大连化物所藻种库。
F/2配方培养基为：75毫克/升NaNO3,5毫克/升NaH2PO4·H2O,30毫克/升Na2SiO3·9H2O,3.9毫克/升FeC6H5O7·5H2O,4.35毫克/Na2·EDTA,0.0010毫克/CuSO4·5H2O,0.0073毫克/升Na2MoO4·2H2O,0.023毫克/升ZnSO4·4H2O,0.012毫克/升CoCl2·6H2O,0.178毫克/升MnCl2·4H2O,0.001毫克/升维生素B12,0.2毫克/升维生素B1,0.001毫克/升生物素。
实例1：微生物絮凝剂制备：将Bacillus magaterium Sy-Z5接种于LB培养基中（LB培养基准备：胰蛋白胨10克，酵母粉5克，氯化钠5克，去离子水1.0升，120℃，20分钟灭菌），在37℃和100转/分钟条件下，摇床培养36小时后，8000转/分钟离心10分钟，弃上清液，取沉淀于80℃烘6小时，得到固体状微生物絮凝剂。
实例2：微藻培养液准备：以5×106个/毫升藻细胞密度的接种量，将海水湛江等鞭金藻接种于添加了F/2培养基的海水中，摇动混匀后，在25℃和4000lx光照条件下，培养10天，藻细胞密度为1.6×107个/毫升，将此培养液用于下述实例中。
取此湛江等鞭金藻培养液700毫升置于1000毫升烧杯中，向其中加入上述实例1中制备的微生物絮凝剂0.7克，调节pH至10.2，100转/分钟搅拌2分钟后，60转/分钟搅拌10分钟，静置30分钟后，絮凝率为73.2%，取出下层絮凝微藻层，上层水体通入二氧化碳调整pH至8.4后，接入2×106个/毫升金藻，按前述“微藻培养液准备”所述的微藻培养方法培养10天，微藻细胞密度为1.85×107个/毫升。
实例3：取实施例2所述的海水湛江等鞭金藻培养液用海水稀释1倍，取此稀释液700m1置于1000m1烧杯中，向其中加上述实例1中制备的微生物絮凝剂入0.5克，调节pH至11.6，90转/分钟搅拌2分钟后，60转/分钟搅拌10分钟，静置30分钟后，取出下层絮凝微藻层，絮凝率为62%，上层水体通入二氧化碳调整pH至8.4后，接入1×106个/毫升海水湛江等鞭金藻，按实施例1中“微藻培养液准备”所述的微藻培养培养方法培养10天，微藻细胞密度为17.2×106个/毫升。
实例4：微藻培养液准备：以3×106个/ml的接种量，将海水四爿藻藻种接种于F/2培养基中，在25℃和3000lux光照条件下，培养10天，藻细胞密度为2.5×107个/毫升。
取此四爿藻培养液700m1置于1000m1烧杯中，向其中加入上述实例1中制备的微生物絮凝剂0.60克，调节pH至9.7，110转/分钟搅拌3分钟后，70转/分钟搅拌8分钟，静置30分钟后，絮凝率为98%，取出下层絮凝微藻层，上层水体通入二氧化碳调整pH至8.2后，接入2.5×106个/毫升海水四爿藻，按实施例3中“微藻培养液准备”所述的海水四爿藻培养方法培养10天，微藻细胞密度为3.1×107个/毫升。
实例5：取实施例4所述的海水四爿藻培养液用海水稀释1倍，取此海水四爿藻培养液400m1置于500m1烧杯中，向其中加入上述实例1中制备的微生物絮凝剂0.35克，调节pH至11.3，100转/分钟搅拌4分钟后，70转/分钟搅拌10分钟，静置40分钟后，絮凝率为94%，取出下层絮凝微藻层，上层水体通入二氧化碳调整pH至8.2后，接入2.2×106个/毫升海水四爿藻，按实施例3中“微藻培养液准备”所述的海水四爿藻培养方法培养10天，微藻细胞密度为2.8×107个/毫升。

Claims (6)

1.一种利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：以巨大芽孢杆菌（CGMCC No.5225）发酵产物为微生物絮凝剂，向藻细胞密度不低于500万/毫升的微藻培养液中添加浓度为0.3-3.0毫克/毫升微生物絮凝剂，调节培养液pH值至9.0-12.0，在50-150转/分钟下搅拌5-50分钟，静置0.3-3小时，使培养液中的微藻絮凝并沉降分层，收集下层絮凝的微藻获得微藻生物质，上层较澄清培养液通入二氧化碳调节pH至该藻适宜生长所需的pH，作为微藻培养水体使用。
2.如权利要求1所述的利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：微生物絮凝剂浓度为0.5-2.0毫克/毫升。
3.如权利要求1所述的利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：搅拌速度为50-130转/分钟，搅拌时间5-40分钟。
4.如权利要求1所述的利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：静置时间为0.3-2小时。
5.如权利要求1所述的利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：所述的微藻为海洋微藻。
6.如权利要求5所述的利用微生物絮凝剂收获微藻的方法，其特征在于：所述的海洋微藻为海水湛江等鞭金藻、海水四爿藻或海水小球藻。
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