CN104212720A - 一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法，该方法将普通小球藻接种于BG11培养基中活化，制得普通小球藻种子液，将制得的普通小球藻种子液接种于稀释的味精母液培养液中，接种后的藻细胞在连续光照条件下静置恒温培养，直至稳定期收获藻体。本发明利用味精母液培养普通小球藻，大量高效地获得微藻生物质，降低微藻工业化培养成本，提高小球藻蛋白质的产量和品质，具有明显的经济效益。

Description

一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法
一、技术领域
本发明涉及一种用味精离交母液培养普通小球藻生产微藻生物质的方法，属于生物技术领域。
二、背景技术
小球藻生物质营养丰富，富含蛋白质、不饱和脂肪酸和多种维生素，而且蛋白质品质极高，包含人体和动物所需的二十几种氨基酸。小球藻具有极高的营养价值和提高免疫力的功能，被联合国粮农组织(FAO)列为21世纪人类的健康食品。另外据报导小球藻具有抑瘤抗癌、增强免疫和抗病毒感染的生物活性物质，其生长因子还具有增强细胞代谢、延缓细胞衰老的功效。但是一般光自养条件下，普通小球藻生物量不超过1.0g.L-1，不能快速有效地培育出高品质小球藻，而且藻细胞的生物量低，不适宜大规模培养小球藻进行工业化生产。微藻利用有机化合物作为能源或碳源的能力为混合营养，据报道兼性培养(自养、异养混合培养)微藻的生长要优于光自养培养。因此寻找营养物质丰富且廉价易得的培养基兼性培养普通小球藻是解决微藻生物量低的一种途径。
味精生产过程中，提取谷氨酸后的离交母液是一种高浓度有机废水，含有较多的谷氨酸杆菌菌体、残糖、氨基酸、(NH4)2SO4以及各种有机酸、消泡剂等。此类废水的水质特性为高浓度的CODCr、BOD5、NH3-N及较低的pH，高浓度废水不经处理，直接排放，会造成严重的环境问题。传统的味精废水资源化处理因运行成本较高而未得到广泛应用。因此需要寻找一种较廉价的方法来资源化利用未经离交母液。
味精离交母液含有丰富的可被微生物吸收利用的营养物质，正是微藻培养基的合适选择。由于味精生产的高耗水性以及我国味精的大规模生产，可获得大量离交母液，所以可将其作为微藻大规模培养的培养基，大量高效地获得微藻生物质，降低微藻生产成本，减轻废水处理负担。
三、发明内容
本发明针对现有技术中小球藻生物质生产的培养基成本高的问题，提供一种用味精离交母液培养普通小球藻生产微藻生物质的方法。该方法既可以提高微藻产率、降低微藻培养成本，又可以提供一种味精母液资源化利用的新途径。
本发明提出的用味精离交母液生产微藻生物质的方法，包括以下步骤
(1)将无菌的普通小球藻接种于BG11培养基中进行活化培养，2～3d后得活化藻细胞；
(2)将步骤(1)制得的活化细胞接种于BG11中进行扩大培养，获得普通小球藻种子液，上述的培养条件为温度25±3℃，光照30μmol.m-2s-2；
(3)使用自来水将味精离交母液稀释25-200倍，调节其pH至中性，然后进行高温灭菌制得味精离交母液培养液；将步骤(2)制得的藻细胞种子液接种于上述无菌的味精母液培养液中，接种后的藻细胞密度为0.2×106cells.mL-1-0.2×108 cells.mL-1将上述反应系统置于连续光照条件下培养；
(4)将步骤(3)中的培养条件进行优化，温度为25℃，光照强度为150μmol.m-2s-2培养至稳定期，离心分离收获普通小球藻生物质，将湿藻体藻粉在60℃低温干燥后，获得藻粉。
本发明所述味精离交母液用自来水最佳稀释倍数为100倍，并将其pH调节至中性后于120℃高温灭菌30min。向味精母液培养液中接种种子液的同时，投加一定量的抗菌剂盐酸左氧氟沙星，使抗菌剂的终浓度为20mg.L-1。
本发明的有益效果：本发明以味精生产中的离交母液为培养基，提供一种味精母液资源化利用的新途径，降低小球藻生产和废水处理的成本，提高小球藻生长速率和生物质产率等；本发明使用味精母液稀释液培养普通小球藻，不仅可以提高小球藻的产率，还可以提高小球藻的蛋白质含量以及蛋白质的营养质量，为人们提供一种优质的蛋白源。
四、附图说明
图1为普通小球藻(Chlorella vulgaris)在不同浓度味精母液中的生长曲线。
图2为不同浓度味精母液培养的普通小球藻(Chlorella vulgaris)的蛋白质含量与产率。
图3不同光照密度下普通小球藻(Chlorella vulgaris)在稀释100倍味精母液中的生长曲线。
五、具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述，
实施例中的普通小球藻(Chlorella vulgaris，FACHB-26)购于中国科学院淡水藻种库。实施例中的味精废水为取自提取谷氨酸后的离交母液，经检测，废水中含有的物质为：CODCr496 g.L-1，BOD5 162 g.L-1，NH3-N 1.01 g.L-1，TN 7.20 g.L-1，TP 2.41 g.L-1。
实施例
本发明提出的用味精离交母液生产微藻生物质的方法，包括以下步骤
(1)将小球藻藻种接种于BG11中进行活化培养3d，得活化藻细胞，BG11培养基组分如下(g.L-1)：NaNO3 1.5，K2HPO4 0.04，MgSO4.7H2O 0.075，CaCl2.2H2O 0.036，Citric acid 0.006，Ferric ammonium citrate 0.006，EDTANa2 0.001，Na2CO3 0.02，A5 1mL；
(2)将步骤(1)制得的活化细胞接种于BG11中扩大培养，获得小球藻种子液，种子液中藻细胞密度为0.2×108 cells.mL-1；
(3)将步骤(2)制得的液体种子液接种于自来水稀释100倍并进行120℃高温灭菌30min，处理的味精母液(pH＝7.0)中，在光照培养箱中恒温静置培养，培养过程中每天取样测定生物量；
(4)待步骤(3)中的藻液生长至稳定期，取出藻液，在4000rpm的条件下离心10min，倾出上清液，得湿藻体；
(5)将步骤(4)中的湿藻体在60℃低温烘干得到藻粉。
藻体生物量测定：
取藻液30mL用0.45μm醋酸纤维滤膜低压过滤，然后将带有小球藻的滤膜放入60℃烘箱烘干至恒重。冷却至室温后称量带有藻体的滤膜，带有藻体的滤膜减去滤膜的重量得出藻体干重。藻体干重除以藻液体积为生物量浓度(g.L-1)。
藻体在收获时的生物量是1.46g.L-1。
氨基酸分析：
采用氨基酸自动分析仪对藻粉的氨基酸组成进行定性、定量分析。藻粉蛋白含量(w/w，％)用藻粉总氨基酸含量来表示。
藻粉蛋白含量为50.84％，产率为51.25mg.L-1d-1。藻细胞必需氨基酸占总氨基酸的41.21％，化学分(CS)为61.8％，必需氨基酸指数(EAAI)为114。
与BG11对照中藻体生物量0.35g.L-1、蛋白含量37.13％、化学分(CS)34.6％，必需氨基酸指数(EAAI)111相比，离交母液作为培养基极大地促进了小球藻生物质和蛋白质的积累。
本发明对获得的藻粉进行生物量检测及蛋白质、油脂、碳水化合物等组分分析；对其中的蛋白质、油脂、碳水化合物等组分进行检测分析，发现使用稀释100倍的味精母液培养出的普通小球藻富含蛋白质，含量为50.84％，并且蛋白质营养质量得到很大提高。该方法培养的普通小球藻的化学分(CS)和氨基酸指数(EAAI)分别由光自养培养时的34.6％、110.9提高到了61.8％、114.0。
本发明施实例所述的培养均在用棉塞、报纸封口的三角瓶中恒温静置无菌培养，本发明所述的光照为日光灯。
如附图所示，本发明给出了普通小球藻(Chlorella vulgaris)在不同浓度(25-800)味精母液中的生长曲线：给出了上述浓度味精母液培养的普通小球藻(Chlorellavulgaris)的蛋白质含量与产率：给出了不同光照密度下普通小球藻(Chlorellavulgaris)在稀释100倍味精母液中的生长曲线。
实验表明稀释倍数在25～200倍之间时，小球藻均有较高的生物量积累，最佳稀释倍数为100倍(如图1所示)；最适稀释倍数条件下，光照密度在30～150μmol.m-2s-2时，小球藻均有较快的生长速度较高的生物量积累，最佳光密度为150μmol.m-2s-2(如图3所示)；稀释倍数在25～200倍之间时，小球藻均有较高的蛋白质含量及产率，最佳稀释倍数为100(如图2所示)。

Claims (3)

1.一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法，其特征在于该方法包括以下步骤
(1)将无菌的普通小球藻接种于BG11培养基中进行活化培养，2～3d后得活化藻细胞；
(2)将步骤(1)制得的活化细胞接种于BG11中进行扩大培养，获得普通小球藻种子液，上述的培养条件为温度25±3℃，光照30μmol.m-2s-2；
(3)使用自来水将味精离交母液稀释25-200倍，调节其pH至中性，然后进行高温灭菌制得味精离交母液培养液；将步骤(2)制得的藻细胞种子液接种于上述无菌的味精母液培养液中，接种后的藻细胞密度为0.2×106 cells.mL-1-0.2×108cells.mL-1将上述反应系统置于连续光照条件下培养；
(4)将步骤(3)中的培养条件进行优化，温度为25℃，光照强度为150μmol.m-2s-2，培养至稳定期，离心分离收获普通小球藻生物质，将湿藻体藻粉在60℃低温干燥后，获得藻粉。
2.根据权利要求1所述的一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法，其特征在于味精离交母液用自来水最佳稀释倍数为100倍，并将其pH调节至中性后于120℃高温灭菌30min。
3.根据权利要求1所述的一种用味精离交母液生产微藻生物质的方法，其特征在于向味精母液培养液中接种种子液的同时，投加一定量的抗菌剂盐酸左氧氟沙星，使抗菌剂的终浓度为20mg.L-1。
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