CN104069521A - 一种治理微藻培养过程中污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种治理微藻培养过程中污染的方法，涉及微藻培养技术领域，污染治理过程中，杀菌效果稳定，受温度、光照的影响很小，在pH＝2～10范围内保持很高的杀菌效率；不受藻细胞的胞外分泌物的影响；对人体无刺激，无毒，不产生三致物质和其他有毒物质。本发明公开的治理微藻培养过程中污染的方法包括：向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。本发明公开的治理微藻培养过程中污染的方法适用于微藻的液体培养过程中。
Description
技术领域
本发明涉及微藻培养技术领域，尤其涉及一种治理微藻培养过程中污染的方法。
背景技术
微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。
微藻培养过程中，随着培养周期以及培养批次的增多，难以避免的会有污染的情况出现。目前，治理污染过程中，使用最多的药品为次氯酸钠，但是次氯酸钠存在着如下几个缺点：(1)次氯酸钠受环境影响较大，不稳定、极易分解，所以要在一定的温度、光照以及pH的范围之内使用，而在微藻培养过程中，养殖体系的pH会随着藻细胞的生长情况，有一定的波动性，且藻细胞的生长需要在有光的条件下才能生长，因此次氯酸钠的杀菌效果存在很大不稳定性，不能稳定的发挥杀菌效果；(2)次氯酸钠杀菌效果受有机物影响很大，随着养殖时间的不断增长，培养液中会出现胞外分泌物，胞外分泌物的成分中有很大比例的多糖，这部分胞外分泌物会大大地降低其杀菌效果；(3)次氯酸钠在使用过程中，放出的游离氯有可能会引起操作人员中毒，有致癌、致畸、致突变三致效应。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种治理微藻培养过程中污染的方法，污染治理过程中，杀菌效果稳定，受温度、光照的影响很小，在pH＝2～10范围内保持很高的杀菌效率；不受藻细胞的胞外分泌物的影响；对人体无刺激，无毒，不产生三致物质和其他有毒物质。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种治理微藻培养过程中污染的方法，其中，包括：
向藻液中加入二氧化氯；
待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。
优选地，当微藻培养体系中出现轻度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯；
待微藻养殖结束后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
优选地，当微藻培养体系中出现中度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入1～10ppm二氧化氯；
待微藻养殖结束后，用10～15ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
优选地，当微藻培养体系中出现重度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入10～20ppm二氧化氯；
待当前培养批次的微藻结束后，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
进一步地，在所述向藻液中加入二氧化氯之后，所述方法还包括：将反应器中的残渣清除，并补充新鲜的培养基。
具体地，在所述向藻液中加入二氧化氯之后，所述方法还包括：至少24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端的残渣清除，并补充新鲜的培养基。
本发明实施例提供的治理微藻培养过程中污染的方法，当微藻培养体系中出现污染时，向藻液中添加二氧化氯，二氧化氯对污染物的细胞壁有较强的吸附穿透能力，可以有效地氧化细菌等污染物体内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成从而破坏微生物；另外，二氧化氯杀菌效果稳定，受温度、光照的影响很小，在pH＝2～10范围内均能保持很高的杀菌效率；二氧化氯不与有机物发生氯代反应，不受藻细胞的胞外分泌物的影响；安全无残留，对人体无刺激，无毒，不产生三致物质和其他有毒物质；并且当养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒，可以有效地治理反应器上的污染，从而避免该污染影响下一次微藻的养殖。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种治理微藻培养过程中污染的方法，其中，包括：
S1、向培养液中加入二氧化氯；
S2、待培养结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。
本发明实施例提供的治理微藻培养过程中污染的方法，当微藻培养体系中出现污染时，向藻液中添加二氧化氯，二氧化氯对污染物的细胞壁有较强的吸附穿透能力，可以有效地氧化细菌等污染物体内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成从而破坏微生物；另外，二氧化氯杀菌效果稳定，受温度、光照的影响很小，在pH＝2～10范围内均能保持很高的杀菌效率；二氧化氯不与有机物发生氯代反应，不受藻细胞的胞外分泌物的影响；安全无残留，对人体无刺激，无毒，不产生三致物质和其他有毒物质；并且当养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒，可以有效地治理反应器上的污染，从而避免该污染影响下一次微藻的养殖。
需要说明的是，本发明实施例中，微藻培养每次会连续培养若干批次，每批次收获一次，并且，同一次培养中，上一批次培养结束后会留一些微藻藻种，以作为下一批次的种子。
随着季节的更替，微藻在培养过程中，会出现不同种类的污染，从而会导致不同程度的损失情况。本发明实施例提供的方法，在上述步骤S1之前，可以包括：
微藻培养过程中当出现污染时，首先判断微藻培养体系中出现污染的程度，然后根据污染程度，针对整个培养体系采用相应浓度的二氧化氯进行处理。
例如，当微藻培养体系中出现轻度污染时，上述步骤S1、S2所述的向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
S11、向藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯，比如加入0.1ppm、0.2ppm、0.3ppm、0.4ppm、0.5ppm、0.6ppm、0.7ppm、0.8ppm、0.9ppm、1ppm二氧化氯；
S21、待微藻养殖结束后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用5ppm、5.5ppm、6ppm、6.5ppm、7ppm、7.5ppm、8ppm、8.5ppm、 9ppm、9.5ppm、10ppm二氧化氯对反应器进行消毒，消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。
当出现轻度污染时，在藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯进行处理，可以起到治理污染的效果；继续培养过程中，观察微藻的生长情况，可以发现在该浓度范围之内，二氧化氯对微藻产生微损伤，并且是可修复性的，因此，在藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯既可以起到治理污染的效果，又不会对微藻生长产生较大损伤；并且，当微藻养殖结束后用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒，能够有效地治理反应器中的污染；下一次养殖时，选用新鲜的微藻藻种以及经5～10ppm二氧化氯消毒后的反应器进行培养，从而避免了该污染影响下一次微藻的养殖。
另外，由于在藻液中加入了0.1～1ppm二氧化氯，使得整个培养体系具备了预防污染的能力，在该次的后续培养过程中，能够有效地预防污染的再次产生，例如，每次连续培养三批次，每批次培养五天，假如第二批次的第二天时出现了轻度污染并立即用0.1～1ppm二氧化氯治理了污染，还可以预防第二批次的后三天及第三批次培养过程中出现污染。
可选地，当出现轻度污染时，在上述步骤S11之后，所述方法还可以包括：将反应器中的残渣清除，并补充新鲜的培养基。这样，污染治理过程中被二氧化氯微损伤的微藻细胞在新鲜的培养基能够最大限度的恢复，加快了受损微藻的修复进程，从而尽量减少污染带来的损失。
具体地，上述步骤可以为：在向藻液中加入二氧化氯之后，至少24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端的残渣清除，并补充新鲜的培养基。优选地，补充的新鲜培养基能够维持藻液的初始深度，即补充的新鲜培养基的体积与从反应器中清除的残渣的体积相等。
需要说明的是，微藻培养过程中，会不断地向反应器中通气，以提供微藻生长所需的二氧化碳，当出现轻度污染时，向藻液中加入二氧化氯后，至少24h之后，即待污染被治理之后，可以将通气停止，使反应器静置一段时间，从而使被处理掉的污染物及少量被杀死的微藻等残渣沉降到反应器底端，并将这些残渣清除，同时，还可以适量地补充一些新鲜的培养基，以使微损伤的微藻细胞在新鲜的培养基中最大限度的恢复，加快微损伤微藻的修复，从而尽量减少污染带来的 损失。
当微藻培养体系中出现中度污染时，上述步骤S1、S2所述的向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
S12、向藻液中加入1～10ppm二氧化氯，比如加入1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm二氧化氯；
S22、待微藻养殖结束后，用10～15ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用10ppm、10.5ppm、11ppm、11.5ppm、12ppm、12.5ppm、13ppm、13.5ppm、14ppm、14.5ppm、15ppm二氧化氯对反应器进行消毒，消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。
当出现中度污染时，在藻液中加入1～10ppm二氧化氯进行处理，可以有效地起到治理污染的效果；继续培养过程中，观察微藻的生长情况，可以发现在该浓度范围之内，二氧化氯对微藻产生了损伤，但这些损伤是可修复性的；并且，当微藻养殖结束后用10～15ppm二氧化氯对反应器进行消毒，能够有效地治理反应器中的污染；下一次养殖时，选用新鲜的微藻藻种以及经10～15ppm二氧化氯消毒后的反应器进行培养，从而避免该污染影响下一次微藻的养殖。
另外，由于在藻液中加入了1～10ppm二氧化氯，使得整个培养体系具备了预防污染的能力，在该次的后续培养过程中，能够有效地预防污染的再次产生，例如，每次连续培养三批次，每批次培养五天，假如第二批次的第二天时出现了中度污染并立即用1～10ppm二氧化氯治理了污染，还可以预防第二批次的后三天及第三批次培养过程中出现污染。
优选地，当出现中度污染时，在上述步骤S12之后，所述方法还可以包括：将反应器中的残渣清除，并补充新鲜的培养基。这样，污染治理过程中被二氧化氯损伤的微藻细胞在新鲜的培养基能够最大限度的恢复，加快了受损微藻的修复进程，从而尽量减少污染带来的损失。
具体地，上述步骤可以为：在向藻液中加入二氧化氯之后，至少24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端的残渣清除，并补充新鲜的培养基。优选地，补充的新鲜培养基能够维持藻液的初始深度，即补充的新鲜培养基的体积与从反应器中清除的残渣的体积相等。
当出现中度污染时，向藻液中加入二氧化氯后，至少24h之后，即待污染被治理之后，可以将通气停止，使反应器静置一段时间，从而使被处理掉的污染物及少量被杀死的微藻等残渣沉降到反应器底端，并将这些残渣清除，同时，还可以适量地补充一些新鲜的培养基，继续养殖。虽然治理污染过程中加入的1～10ppm二氧化氯对微藻产生了损伤，但由于将被处理掉的污染物及少量被杀死的微藻等残渣移除出去，并补充了新鲜的培养基，从而使损伤的微藻细胞在新鲜的培养基中最大限度的恢复，加快微藻的修复，从而尽量减少污染带来的损失。
当微藻培养体系中出现重度污染时，上述步骤S1、S2所述的向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
S13、向藻液中加入10～20ppm二氧化氯，比如加入10ppm、11ppm、12ppm、13ppm、14ppm、15ppm、16ppm、17ppm、18ppm、19ppm、20ppm二氧化氯；
S23、待当前培养批次的微藻结束后，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，比如用30ppm、32ppm、34ppm、36ppm、38ppm、40ppm、42ppm、44ppm、46ppm、48ppm、50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，消毒时间可以在24h以上，比如24h、28h、30h、35h、40h、45h、48h、50h。
培养过程中，当出现重度污染时，在藻液中加入10～20ppm二氧化氯进行处理，可以有效地起到治理污染的效果；继续培养过程中，观察微藻的生长情况，可以发现在该浓度范围之内，二氧化氯对微藻产生了损伤，但这些损伤是可修复性的；并且，待当前培养批次的微藻结束后，就立即结束该次养殖，并用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，能够有效地治理反应器中的污染。
由于该批次养殖的微藻全部收获，不留作下一次培养的种子，这样，出现的重度污染在当前培养批次的微藻中得到了有效地治理，减少对当前培养微藻的损害，并且，由于及时结束了该次养殖，下一次养殖时选用新鲜的微藻藻种以及经30～50ppm二氧化氯消毒后的反应器进行培养，从而避免了该污染影响下一次微藻的养殖。
优选地，当出现重度污染时，在上述步骤S13之后，所述方法还可以包括：将反应器中的残渣清除，并补充新鲜的培养基。这样，污 染治理过程中被二氧化氯损伤的微藻细胞在新鲜的培养基能够最大限度的恢复，加快了受损微藻的修复进程，从而尽量减少污染带来的损失。
具体地，上述步骤可以为：在向藻液中加入二氧化氯之后，至少24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端的残渣清除，并补充新鲜的培养基。优选地，补充的新鲜培养基能够维持藻液的初始深度，即补充的新鲜培养基的体积与从反应器中清除的残渣的体积相等。
当出现重度污染时，向藻液中加入二氧化氯后，至少24h之后，即待污染被治理之后，可以将通气停止，使反应器静置一段时间，从而使被处理掉的污染物及少量被杀死的微藻沉降到反应器底端，并将这些残渣清除，同时，还可以适量地补充一些新鲜的培养基，继续养殖。虽然治理污染过程中加入的10～20ppm二氧化氯对微藻产生了较大损伤，但由于补充了新鲜的培养基，可以加快微藻的修复，大约24～48h微藻就可以完成自身的修复；且由于将被处理掉的污染物及少量被杀死的微藻等残渣移除出去，微藻细胞修复后，在新鲜的培养基中及在移除残渣后的宽阔空间内可以最大限度地实现生物增殖，从而尽量减少污染带来的损失。
需要说明的是，本发明实施例中，0.1ppm二氧化氯是指添加的消毒液有效氯含量为0.1ppm，比如“向藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯”是指添加二氧化氯之后，藻液中的有效氯含量为0.1～1ppm，“用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒”是指用有效氯含量为5～10ppm的消毒液对反应器进行消毒；其中，ppm表示一百万份单位质量的溶液中所含溶质的质量，百万分之几就叫做几个ppm；同理，其他浓度的二氧化氯亦然，本发明对比不再一一赘述。
轻度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失小于10％；中度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失为10～30％；重度污染是指出现该污染后，微藻产量在24小时内的损失为大于30％，甚至整个培养体系的产量化为零。
本发明实施例提供的治理微藻培养过程中污染的方法，当培养体系中出现轻度污染时，向藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯，待微藻养殖结束后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒；当出现中度污染时，向藻液中加入1～10ppm二氧化氯，待微藻养殖结束后，用10～15ppm二氧化氯对反应器进行消毒；当出现重度污染时，向藻液中加入 10～20ppm二氧化氯，待当前培养批次的微藻结束后，直接结束该次养殖，并用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒，这样，在培养体系中建立了有效地多层次的污染治理体系，并且当污染治理之后存在于藻液中的二氧化氯能够预防污染的再次出现，从而使得整个养殖过程中出现污染的几率大大降低；即使出现了不同程度的污染，针对污染程度，分别采取相应的治理措施，从而有效地处理了污染；并且，当出现不同程度的污染后，由于得到了有效地处理，不会造成下一次培养的污染；整个培养体系由于具有了防御体系，从而使养殖过程可以平稳地运转。
为了进一步说明本发明实施例提供的治理微藻培养过程中污染的方法，下面通过具体实施例进行说明。
对比例
采用常规跑道池培养微拟球藻(Nannochoropsis.sp)。培养基采用改进f/2培养基(KNO3浓度为1.45g/L，KH2PO4为0.12g/L)，细胞接种密度为0.1g/L。培养过程中通过二氧化碳钢瓶实现二氧化碳的供应，每天补充少量水以弥补水蒸发的损耗，减少因水分蒸发，对生物量测定时产生的影响。
每次连续培养三批次，每批次培养7天。
实施例1
采用与对比例相同的方式对微拟球藻进行培养。当培养体系出现轻度污染时，采用如下方法进行治理：
向藻液中加入二氧化氯，调整其有效氯含量为0.2ppm，继续养殖，该浓度迅速治理了污染；观察微拟球藻的生长情况，在该浓度下，二氧化氯对微拟球藻产生了微损伤，但该损伤是可修复性的，微拟球藻很快就完成了自身的修复。待培养结束后收集藻泥，计算产量。
待该次养殖全部结束后，对养殖相关的反应器进行消毒，具体为：用8ppm二氧化氯对反应器进行消毒24h。
而对比例中，当出现轻度污染时用0.2ppm次氯酸钠进行治理，待培养结束后收集藻泥，计算出现轻度污染时的产量。
实施例1出现轻度污染后的产量为对比例的1.32倍，该数据表明，相同浓度时，二氧化氯比现有技术使用的次氯酸钠具有更好的杀菌效果，能够有效地治理污染；虽然二氧化氯初始加入时对微拟球藻产生了损伤，但该损伤是可修复的，最终并不会对微拟球藻的产量产生较 大影响。
实施例2
采用与对比例相同的方式对微拟球藻进行培养。当培养体系出现中度污染时，采用如下方法进行治理：
向藻液中加入二氧化氯，调整其有效氯含量为3ppm，继续养殖。24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端沉降的被处理掉的污染物及少量被杀死的微拟球藻等残渣清除，并补充新鲜的培养基，继续养殖。观察微拟球藻的生长情况，可以发现，在该浓度下，二氧化氯对微拟球藻产生了轻度损伤，但在补充的新鲜的培养基中，微拟球藻最大限度地恢复了活性。待培养结束后收集藻泥，计算产量。
待该次养殖全部结束后，对养殖相关的反应器进行消毒，具体为：用13ppm二氧化氯对反应器进行消毒24h。
而对比例中，当出现中度污染时用3ppm次氯酸钠进行治理，待培养结束后收集藻泥，计算出现中度污染时的产量。
实施例2出现中度污染后的产量为对比例的2.78倍，该数据表明，相同浓度时，二氧化氯比现有技术使用的次氯酸钠具有更好的杀菌效果，能够有效地治理污染；虽然二氧化氯初始加入时对微拟球藻产生了损伤，但该损伤是可修复的，最终并不会对微拟球藻的产量产生较大影响。
实施例3
采用与对比例相同的方式对微拟球藻进行培养。当培养体系出现重度污染时，采用如下方法进行治理：
向藻液中加入二氧化氯，调整其有效氯含量为12ppm，继续养殖。24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端沉降的被处理掉的污染物及少量被杀死的微拟球藻等残渣清除，并补充新鲜的培养基，继续养殖。观察微拟球藻的生长情况，可以发现，在该浓度下，二氧化氯对微拟球藻产生了较大损伤，但在补充的新鲜的培养基后，微拟球藻24h之后便完成了修复，且由于将被处理掉的污染物及少量被杀死的微拟球藻等残渣清除出去，恢复后的微拟球藻最大限度实现了生物增殖。待培养结束后收集藻泥，计算产量。
待当前培养批次的微拟球藻养殖结束后，就立刻结束该次养殖，并对养殖相关的反应器进行消毒，具体为：用42ppm二氧化氯对反应器进行消毒24h。
而对比例中，当出现重度污染时用12ppm次氯酸钠进行治理，待培养结束后收集藻泥，计算出现重度污染时的产量。
实施例3出现重度污染后的产量为对比例的5.71倍，该数据表明，相同浓度时，二氧化氯比现有技术使用的次氯酸钠具有更好的杀菌效果，能够有效地治理污染；虽然二氧化氯初始加入时对微拟球藻产生了损伤，但该损伤是可修复的，最终并不会对微拟球藻的产量产生较大影响。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，包括：
向藻液中加入二氧化氯；
待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒。
2.根据权利要求1所述的治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，当微藻培养体系中出现轻度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入0.1～1ppm二氧化氯；
待微藻养殖结束后，用5～10ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
3.根据权利要求1所述的治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，当微藻培养体系中出现中度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入1～10ppm二氧化氯；
待微藻养殖结束后，用10～15ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
4.根据权利要求1所述的治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，当微藻培养体系中出现重度污染时，所述向藻液中加入二氧化氯；待养殖结束后，用二氧化氯对反应器进行消毒具体包括：
向藻液中加入10～20ppm二氧化氯；
待当前培养批次的微藻结束后，用30～50ppm二氧化氯对反应器进行消毒。
5.根据权利要求1～4任一项所述的治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，在所述向藻液中加入二氧化氯之后，所述方法还包括：将反应器中的残渣清除，并补充新鲜的培养基。
6.根据权利要求1～4任一项所述的治理微藻培养过程中污染的方法，其特征在于，在所述向藻液中加入二氧化氯之后，所述方法还包括：至少24h之后，将通气停止，静置，将反应器底端的残渣清除，并补充新鲜的培养基。
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