CN105349482A - 甜菜碱在提高小球藻生物量和产油量中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了甜菜碱在提高小球藻生物量和油脂产量中的应用，属于微藻培养技术领域。其主要方法是在小球藻生长调整期向培养基中加入100～1000mg/L的甜菜碱，加入甜菜碱后，数据表明，甜菜碱不仅可以提高小球藻的耐寒能力，更可以显著提高小球藻的生物量以及产油量，具有较高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及属于微藻培养技术领域，具体涉及一种同时增加小球藻生物量和产油量的技术。
背景技术
近年来，对于能源的需求一直在急速增长。目前，绝大多数的能源需求还是通过化石燃料供给的，由于化石燃料是不可再生能源，并且会对环境造成损害，因此生物能源做为一种可再生且对环境友好的能源，越来越收到重视。
小球藻是一种单细胞生物，具有生长周期短，光合效率高，可大规模培养且不占用耕地等优点，作为一种高含油量的藻种，可以产生大量的生物柴油，可以做为重要的工业原料，其产生的亚麻酸等对人体也有一定保健作用，其未来市场规模和潜力巨大。
但是，小球藻与高等油料作物相比，其生长和产物的组成收到环境的影响较大，在生长中往往只有在逆境中才能够积累大量油脂，如氮缺乏可以造成微藻合成大量的甘油三脂，而低温会诱导微藻积累较多的多不饱和脂肪酸。因此，在实际生产中生物量和油脂产量经常是负相关的。尤其在开放养殖系统中(如跑道池等)，温度无法人工控制，完全取决于外部环境。而环境中发生的低温(20℃以下)，会降低微藻的生物量，对经济效益产生不利的影响。
甜菜碱(Glycinebetaine)是一季铵类化合物，在多种植物中能够被合成和积累。实验证明植物积累甜菜碱可以提升其对环境中非生物逆境的抵抗能力。在一些无法积累甜菜碱的植物中(如拟南芥和水稻)，通过转入甜菜碱合成基因也可以增强其对逆境的抗性。外施甜菜碱处理植物同样可以增强植物对高盐和低温的抗性。如对拟南芥叶片喷施10mM甜菜碱可以使其可忍耐的最低温度从-3.1℃降低至-4.5℃。另外，在非逆境条件下用甜菜碱处理植物，也能够达到增加产量的效果。如在转了甜菜碱合成基因的番茄与普通番茄对照相比，能显著提高花和果实的数量和大小。目前，甜菜碱在小球藻中的应用尤其是对提高小球藻的生物量和油脂产量的应用还没有被报道过。
发明内容
本发明的目的是提供甜菜碱在提高小球藻生物量和产油量中的应用。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
甜菜碱在提高小球藻生物量和油脂产量中的应用。
其中，所述的小球藻为小球藻(Chlorellasorokiniana)LS-2，菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215。
上述淡水小球藻，从美国明尼苏达淡水样中分离筛选获得，该菌株为球形，直径在2-4μm之间，经形态学鉴定和18SrDNA扩增序列分析，确定该藻株为小球藻。菌株号LS-2，现保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101，菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215，菌种保藏日期为2014年5月5日。
其中，在小球藻生长的调整期向培养基中加入甜菜碱，所述的调整期是指小球藻培养过程中OD680值为0～0.5时，小球藻所处的生长阶段。
作为优选，在小球藻的生物量达到OD680为0.01～0.2时，向小球藻培养基中加入甜菜碱，最优选在小球藻的生物量达到OD680为0.02～0.06时，向小球藻培养基中加入甜菜碱。
其中，所述甜菜碱在小球藻培养基中的添加量为100～1000mg/L，甜菜碱小球藻培养基中的添加量优选为250～1000mg/L，甜菜碱在小球藻培养基中的添加量最优选为500～1000mg/L。
其中，所述小球藻的培养的温度为15～30℃，优选小球藻的培养温度为18～26℃。
其中，所述小球藻培养的光照强度为2000～4000lux。
甜菜碱在提高小球藻生物量中的应用在本发明的保护范围之内。
其中，所述的小球藻为小球藻(Chlorellasorokiniana)LS-1，菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215。
其中，在小球藻生长的调整期向培养基中加入甜菜碱，所述的调整期是指小球藻培养过程中OD680值为0～0.5时，小球藻所处的生长阶段。
作为优选，在小球藻的生物量达到OD680值为0.01～0.2时，向小球藻培养基中加入甜菜碱，最优选在小球藻的生物量达到OD680值为0.02～0.06时，向小球藻培养基中加入甜菜碱。
其中，所述甜菜碱在小球藻培养基中的添加量为100～1000mg/L，甜菜碱在小球藻培养基中的添加量优选为250～1000mg/L，甜菜碱在小球藻培养基中的添加量最优选为500～1000mg/L。
其中，所述小球藻的培养的温度为15～30℃，优选小球藻的培养温度为18～26℃。
其中，所述小球藻培养的光照强度为2000～4000lux。
甜菜碱在提高小球藻油脂产量中的应用在本发明的保护范围之内。
其中，所述的小球藻为小球藻(Chlorellasorokiniana)LS-2，菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215。
其中，在小球藻生长的调整期向培养基中加入甜菜碱，所述的调整期是指小球藻培养过程中OD680值为0～0.5时，小球藻所处的生长阶段。
作为优选，在小球藻的生物量达到OD680值为0.01～0.2时，向小球藻培养基中加入甜菜碱，最优选在小球藻的生物量达到OD680值为0.02～0.06时，向小球藻培养基中加入甜菜碱。
其中，所述甜菜碱在小球藻培养基中的添加量为100～1000mg/L，甜菜碱在小球藻培养基中的添加量优选为500～1000mg/L，甜菜碱在小球藻培养基中的添加量最优选为500～1000mg/L。
其中，所述小球藻的培养的温度为15～30℃，优选小球藻的培养温度为18～26℃。
其中，所述小球藻培养的光照强度为2000～4000lux。
有益效果：
(1)甜菜碱能有效促进小球藻生物量和油脂产量的提高，当甜菜碱的浓度为500mg/L以上时，小球藻的生物量提高了8％～28％，小球藻含油量提高了4％～27％。
(2)甜菜碱来源广泛，价格便宜，将甜菜碱作为小球藻产生物油脂的促进剂具有良好的经济效益。
(3)甜菜碱能有效提高小球藻在常温和亚低温(约18℃左右)条件下油脂的产量，能有效降低生产成本。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
一株淡水小球藻，其分类命名为小球藻(Chlorellasorokiniana)，菌株号LS-2，现保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101。菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215，菌种保藏日期为2014年5月5日。
上述小球藻(Chlorellasorokiniana)LS-2是2010年7月从美国明尼苏达淡水样中分离筛选得到的一株淡水小球藻LS-2，该菌株为球形，直径在2-4μm之间，经形态学鉴定和18SrDNA扩增序列分析(GenBank号为KP771817.1)，确定该藻株为小球藻(Chlorellasorokiniana)。
实施例1：
为了考察甜菜碱处理对小球藻在常温下的影响，将小球藻在TAP培养基中培养，分别用250mgL-1，500mgL-1，750mgL-1，1000mg-1处理小球藻。培养条件为温度：26℃，光照，12h光照/12h黑暗。光亮度为4800(lux)。在接入藻种的同时加入一系列浓度的甜菜碱，在达到稳定期三天后(第十天)收集微藻，测量干重并提取油脂计算油脂产量。从结果中看出，当浓度大于500mgL-1时，经过甜菜碱处理的小球藻生物量和油脂产量都有提高(表1)
表126℃条件下甜菜碱对小球藻的生物量和油脂产量的影响
| 处理(mg L-1) | 0 | 250 | 500 | 750 | 1000 |
| 生物量(干重，mg L-1) | 2.10 | 2.21 | 2.28 | 2.46 | 2.70 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 5.41 | 8.74 | 17.33 | 28.43 |
| 产油量(mg L-1) | 295.45 | 324.31 | 409.63 | 386.91 | 407.09 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 9.77 | 38.65 | 30.96 | 37.79 |
| 油含量(mg g-1) | 140.48 | 146.50 | 179.39 | 157.04 | 150.95 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 4.28 | 27.70 | 11.78 | 7.45 |
| 产油率(mg L-1day-1) | 28.94 | 31.78 | 40.16 | 37.94 | 39.88 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 9.81 | 38.78 | 31.09 | 37.79 |
实施例2：
温度对于小球藻的生长和产油都有重要的影响，考虑到在开放环境中培养小球藻时，温度是重要的不可控因素之一。为考察甜菜碱处理小球藻在亚适低温环境下用甜菜碱处理小球藻的影响，将小球藻培养在18℃环境中，其他条件同实施例1。在达到稳定期三天后(第十五天)收集微藻，并测量干重和油重，计算油脂产量。
表218℃条件下甜菜碱对小球藻的生物量和油脂产量的影响
| 处理(mg L-1) | 0 | 250 | 500 | 750 | 1000 |
| 生物量(干重，mg L-1) | 2.25 | 2.36 | 2.53 | 2.67 | 2.73 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 4.67 | 12.44 | 18.44 | 21.11 |
| 产油量(mg L-1) | 358.33 | 376.00 | 450.00 | 458.33 | 475.00 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 4.93 | 25.58 | 27.91 | 32.56 |
| 油含量(mg g-1) | 159.25 | 159.66 | 177.89 | 171.97 | 174.33 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 0.26 | 11.71 | 7.99 | 9.48 |
| 产油率(mg L-1day-1) | 23.89 | 25.00 | 30.00 | 30.56 | 31.67 |
| 较对照增长(％) | 0.00 | 4.60 | 25.52 | 27.85 | 32.50 |
以上实验结果表明，在培养小球藻时同时加入一定浓度的甜菜碱，可以显著增加小球藻的生物量和油含量，提升了小球藻的产油效率，由于常见的小球藻种类特性大体相似，本发明适合应用于小球藻属。另一方面，甜菜碱已经大规模应用于饲料等行业中，生产已经规模化，成本低，非常容易获得，对环境也比较友好，本发明具有在小球藻产业中应用的潜力。
Claims (9)
1.甜菜碱在提高小球藻生物量和油脂产量中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的小球藻为小球藻(Chlorellasorokiniana)LS-2，菌种保藏登记号为CGMCCNo.9215。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，在小球藻生长的调整期向培养基中加入甜菜碱。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，在小球藻生长的OD680值为0～0.5时，向小球藻培养基中加入甜菜碱。
5.根据权利要求1所述的的应用，其特征在于，甜菜碱的添加量为100～1000mg/L。
6.根据权利要求1所述的的应用，其特征在于，所述小球藻的培养的温度为15～30℃。
7.根据权利要求1所述的的应用，其特征在于，所述小球藻培养的光照强度为2000～4000lux。
8.甜菜碱在提高小球藻生物量中的应用。
9.甜菜碱在提高小球藻油脂产量中的应用。
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-
2015
- 2015-12-04 CN CN201510886056.6A patent/CN105349482A/zh active Pending
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