CN106434778B - 一种微藻生产油脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种微藻生产油脂的方法，涉及微藻养殖领域，通过部分采收的微藻质量来确定营养盐的补加量，并将该补加量在既定范围内进行调整，对微藻细胞积累油脂进行了诱导，有效控制了微藻细胞内各元素含量及组分比例并最终提高微藻的油脂产量。该方法包括，步骤(1)、对微藻进行部分采收；步骤(2)、对采收后的养殖系统进行营养盐的补加；营养盐的补加量按照以下公式进行计算：W＝(B×N％)/(M％)；步骤(3)、依次循环执行步骤(1)、步骤(2)，并监控藻液中的油脂产量；其中，在执行步骤(2)时调整N％的取值至油脂产量上升；步骤(4)、当油脂产量不再变化时，进行全部采收。
Description
技术领域
本发明涉及微藻养殖领域，尤其涉及一种微藻生产油脂的方法。
背景技术
藻类是能够利用二氧化碳、光能、营养盐和水合成有机物的光合自养生物，在自然界中分布广泛，仅海洋藻类的光合生物固碳就占全球有机质固碳的将近一半。藻类因富含蛋白质、多不饱和脂肪酸及色素等，被广泛应用于饲料、饵料、食品等高附加值产品的开发。随着石油、煤炭等传统能源的日渐耗竭，藻类生物质能源开发也引起了各国的重视和研究。而藻类油脂作为藻细胞自身合成的有机质组分，不仅是开发生物质能源的重要原料，也因其富含多不饱和脂肪酸而具有较高的经济价值。
目前，藻类的规模化养殖多用于生产盐藻、螺旋藻、小球藻和雨生红球藻等经济藻类，养殖工艺相对粗放，培养基多使用研究报道的传统培养基，采取半连续养殖工艺多次添加或批次养殖工艺一次性添加。并且在微藻生产油脂时，常采用的方法是直接将养殖液中的部分营养盐除去，但是，当细胞外营养盐缺乏时，部分营养盐的营养元素在细胞内仍以较大含量储存，而该部分营养元素组分既不能带来藻细胞相应生长速度的提高，也不利于快速进入油脂生产。
发明内容
鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种微藻生产油脂的方法，通过部分采收的微藻质量来确定营养盐的补加量，并将该补加量在既定范围内进行调整，对微藻细胞积累油脂进行了诱导，有效控制了微藻细胞内各元素含量及组分比例并最终提高微藻的油脂产量。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种微藻生产油脂的方法，所述方法包括，步骤(1)、对微藻进行部分采收；步骤(2)、对采收后的养殖系统进行营养盐的补加；所述营养盐的补加量按照以下公式进行计算：W＝(B×N％)/(M％)；其中，W为所述补加量；B为所述部分采收获得的微藻质量；N％为所述营养盐中的营养元素的补加系数，所述营养元素在藻细胞内的含量具有既定范围，所述N％的取值小于或等于所述既定范围的最大值；M％为补加的所述营养盐中的营养元素的质量百分比；所述营养元素为能够促进微藻生产油脂的元素；步骤(3)、依次循环执行所述步骤(1)、所述步骤(2)，并监控所述藻液中的油脂产量；其中，在执行所述步骤(2)时调整N％的取值至所述油脂产量上升；步骤(4)、当所述油脂产量不再变化时，进行全部采收。
可选的，所述在执行所述步骤(2)时调整N％的取值至所述油脂产量上升，包括，在执行所述步骤(2)时调整N％的取值以得到N值临界值；所述N值临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的取值。
优选的，在所述步骤(3)与所述步骤(4)之间，所述方法还包括，依次循环执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中，所述步骤(2)中的所述N％的取值为所述N值临界值。
优选的，所述步骤(3)中所述调整所述N％的取值以得到N值临界值，包括，步骤(3.1)、依次执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中所述N％的取值为所述既定范围中的任意值；步骤(3.2)、依次执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中所述N％的取值为0；步骤(3.3)、依次循环执行所述步骤(3.1)、所述步骤(3.2)直至得到N值临界值；所述N值临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的取值。
优选的，所述在执行所述步骤(2)时调整N％的取值以得到N值临界值，包括，选取所述既定范围中除最大值与最小值之外的任意值为所述N％的调整初始值；逐渐升高所述调整初始值至第一临界值，所述第一临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；逐渐降低所述调整初始值至第二临界值，所述第二临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；选取所述第一临界值与所述第二临界值中的取值较小者为所述N值临界值。
可选的，在所述步骤(1)和步骤(3)中，采收后藻液浓度为C，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.05～5.00g/L。
优选的，当养殖容器为跑道池时，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.1～1.5g/L；当养殖容器为管式或板式反应器时，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.2～3g/L。
可选的，所述方法还包括，以所述步骤(4)中采收的藻类作为步骤(1)中所述微藻的藻种，依次循环执行所述步骤(1)至所述步骤(4)。
在上述基础上优选的，所述营养元素包括必须营养元素；所述必须营养元素包括氮元素、磷元素、硫元素、镁元素、铁元素、钙元素和硅元素中的任一种或者任几种的组合。基于此，通过本发明实施例提供的上述油脂生产方法，通过不断的采收→补加过程，根据部分采收的微藻质量对养殖体系进行营养盐补加的逐次调整，可使微藻可继续生长并诱导其细胞自身积累油脂，使得微藻生产油脂的产量上升；并最终将整体藻液调整至最佳养殖浓度范围内，即藻液中的营养成分的配比逐渐优化为油脂产量高、营养盐补加量低的状态。本发明实施例提供的上述微藻生产油脂的方法对传统油脂诱导工艺进行了改进，可根据养殖系统的产出和采收情况调整各营养盐的添加量，有效控制微藻细胞内影响其油脂生产的各元素含量及组分比例，能够较为简单地调控微藻组分，高效诱导微藻生产如脂肪酸等次级代谢产物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种微藻生产油脂的方法流程示意图；
图2为本发明实施例1中不同氮磷盐添加对藻类生长的影响曲线示意图；
图3为本发明实施例1中不同氮磷盐添加对藻类生长的速度的影响曲线示意图；
图4为本发明实施例1中各组别藻粉中脂肪酸百分含量变化示意图；
图5为本发明实施例1中各组别藻粉中脂肪酸平均产量示意图；
图6为本发明实施例2中各组别藻粉干重及脂肪酸含量变化示意图；
图7为本发明实施例3中各组别藻粉干重及脂肪酸含量变化示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种微藻生产油脂的方法，该方法包括，
步骤(1)、对微藻进行部分采收；
步骤(2)、对采收后的养殖系统进行营养盐的补加；营养盐的补加量按照以下公式进行计算：
W＝(B×N％)/(M％)；
其中，W为补加量；B为部分采收获得的微藻质量；N％为营养盐中的营养元素的补加系数，该营养元素在藻细胞内的含量具有既定范围，上述N％的取值小于或等于既定范围的最大值；M％为补加的营养盐中的营养元素的质量百分比；该营养元素为能够促进微藻生产油脂的元素；
步骤(3)、依次循环执行步骤(1)、步骤(2)，并监控藻液中的油脂产量；其中，在执行步骤(2)时调整N％的取值至油脂产量上升；
步骤(4)、当油脂产量不再变化时，进行全部采收。
需要说明的是，本发明实施例对上述步骤(1)中微藻藻种的具体种类不作限定。示例地可以为盐藻、螺旋藻、小球藻、雨生红球藻、绿球藻、弧形藻、三角形藻、多角形藻、栅藻、丝状藻、丝状绿藻以及丝状蓝藻中的任一种。
对于某一确定的藻种，其微藻细胞内能够储存的某一营养元素的含量，即上述步骤(2)中的既定范围是有限的，并且根据本领域的现有技术手段和积累的相关知识是可以确定的。以小球藻为示例，其细胞中氮元素(N)的含量约在1％～10％之间，则在小球藻的养殖过程中，上述N％的取值就可以在0～10％的范围内进行任意选择，即对于任意一种营养元素而言，其补加的添加系数N％值可取值为0。
步骤(3)中“依次循环执行步骤(1)、步骤(2)”是指按照先步骤(1)再步骤(2)的顺序进行循环操作，即步骤(1)→步骤(2)→步骤(1)→步骤(2)……→步骤(1)→步骤(2)，直至通过不断调整N％的取值至藻液中的油脂产量上升。
这里，藻液即指在初始培养基中加入待养殖的藻种后形成的液体体系。其中，术语“油脂产量”是指该养殖体系在一段时间内的藻类所生产的油脂的质量。
本发明实施例提供的上述微藻生产油脂的方法具体原理如下所述：
氮、磷、硫、镁、铁、钙和硅等能够促进微藻生产油脂的元素的浓度均被报道可影响微藻细胞中的油脂含量，这些元素被吸收进入微藻细胞后可作为生物质的组成成分，如氮元素是蛋白质和核酸的重要组成成分。这些元素的缺少会直接影响微藻的生长速度和微藻细胞内的组分比例。当这些元素供给逐渐降低时，细胞内相应元素含量也逐渐降低，由于微藻细胞内仍存储有一定含量的元素，在一定时间内不会影响微藻的生长速度，并且由于微藻细胞处于元素供给较少的恶劣环境中，能够诱导其细胞积累油脂，即微藻细胞生产油脂的比例开始增加。当元素含量降低至一定值时，油脂含量仍在增加但由于元素供给持续性地缺乏，其生长速度开始受到影响并逐渐降低，此时油脂产量可能仍在上升；当元素含量继续降低时，尽管单个微藻细胞中的油脂含量受恶劣环境的诱导仍在上升，但由于养殖体系内的微藻繁殖产量下降，其最终的油脂产量也会开始下降；此时若元素含量仍在继续降低，则会导致微藻的生长速度和油脂含量均急剧下降直至微藻细胞死亡。
基于此，通过本发明实施例提供的上述油脂生产方法，通过不断的采收→补加过程，根据部分采收的微藻质量对养殖体系进行营养盐补加的逐次调整，可使微藻可继续生长并诱导其细胞自身积累油脂，使得微藻生产油脂的产量上升；并最终将整体藻液调整至最佳养殖浓度范围内，即藻液中的营养成分的配比逐渐优化为油脂产量高、营养盐补加量低的状态。本发明实施例提供的上述微藻生产油脂的方法对传统油脂诱导工艺进行了改进，可根据养殖系统的产出和采收情况调整各营养盐的添加量，有效控制微藻细胞内影响其油脂生产的各元素含量及组分比例，能够较为简单地调控微藻组分，高效诱导微藻生产如脂肪酸等次级代谢产物。下面对上述生产油脂的方法中各步骤做详细说明。
步骤(1)
微藻细胞的浓度对其利用光照有影响，由于微藻在生产油脂时还需要一定光照强度的匹配，因此步骤(1)以及步骤(3)中执行的步骤(1)时，采收后进行油脂生产的藻液浓度为C，其取值范围优选为0.05～5.00g/L。
步骤(2)
步骤(2)中补加的营养盐中的营养元素包括影响藻细胞中油脂含量的必须营养元素；具体可包括氮元素(N)、磷元素(P)、硫元素(S)、镁元素(Mg)、铁元素(Fe)、钙元素(Ca)和硅元素(Si)中的任一种或者任几种的组合。
当然还可包括其他营养元素，具体可包括碳元素(C)、钠元素(Na)、钾元素(K)、硼元素(B)、锰元素(Mn)、锌元素(Zn)、铜元素(Cu)、钴元素(Co)、钼元素(Mo)中的一种或者几种的组合。补充这些营养元素的目的是防止缺失这些元素之后影响了微藻的生长，继而影响了油脂产量。上述生产油脂的方法可以对包含有氮、磷、硫、镁、铁、钙和硅元素中的任一种元素或者几种元素的营养盐按照上述步骤(3)中的N％调整方法进行调整，其他元素的补加量可不做限定。
当然，本发明实施例优选为通过部分采收，将含有影响藻细胞中油脂含量的必须营养元素的营养盐均通过采收掉的生物量以及上述公式中的N％取值，来调整上述营养盐的补加量，使油脂产量达到最高。
其中，每次部分采收获得的微藻质量B可以通过但不限于以下3种计算方法获得：采收的湿藻烘干后的总质量即为每次部分采收获得的微藻质量B；或者，B＝(A-C)×V；其中，A为每次采收前的藻液浓度，C为每次采收后的藻液浓度，V为每次的采收体积；V值可以通过采收前的总体积减去采收后的总体积计算得来；或者，B＝E×(1-X％)；其中，E为每次采收的湿藻的总质量，X％为每次采收的湿藻水分含量。
步骤(3)
在对N％取值进行调整的过程中，可以对藻细胞中的油脂含量进行监控，当藻细胞中的油脂含量增加时，表明上述养殖体系开始进行油脂生产。
在上述基础上，步骤(3)进一步优选为：在执行上述步骤(2)时调整N％的取值以得到N值临界值；该N值临界值为维持油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的取值。
其中，术语“预设产量”为上述N％值在调整过程中，例如在既定范围内，由最大值逐渐降低的过程中或者由0值逐渐升高到最大值的过程中，该藻种所能够达到的最高油脂产量；“预设范围”即指在实际养殖过程中藻液所能达到的整体油脂产量与最高产量之间在可接受范围内的最小差值。
调整N％的取值以得到N值临界值可采取但不限于以下方式：
方式一
步骤(3.1)、依次进行部分采收，并执行上述步骤(2)；其中N％的取值为上述既定范围中的任意值(例如为N1)；
步骤(3.2)、依次进行部分采收，并执行上述步骤(2)；其中N％的取值为0；
步骤(3.3)、依次循环执行所述步骤(3.1)、所述步骤(3.2)直至得到N值临界值。
即采用N％＝0穿插进行的方式以加快获取N值临界值的进程，具体即为：部分采收→步骤(2)，其中N％＝N1→部分采收→步骤(2)，其中N％＝0→部分采收→步骤(2)，其中N％＝N2……部分采收→步骤(2)，其中N％＝N值临界值→部分采收→步骤(2)，其中N％＝0。
其中，N1、N2……N值临界值为该元素在该藻细胞中的既定范围中的任意值。
由于微藻处于极度缺乏营养元素的恶劣环境时，能够诱导其细胞快速地生产油脂，即细胞内的油脂含量增加。然而，若微藻细胞在较长时间内均处于极度缺乏营养元素的恶劣环境则会影响其细胞的生长速度，导致微藻繁殖产量降低，最终导致油脂产量下降。因此，采用上述的N％＝0穿插进行的营养盐补加方式，可以在某一营养元素添加系数N％取值为零的恶劣条件下快速诱导微藻细胞进行油脂生产，同时，在下一次部分采收→营养盐的补加时加入既定范围内的一定量的营养盐，即确保了微藻可继续繁殖生长同时继续诱导其生产油脂，从而达到了通过较少次数的采收→营养盐的补加过程即可获取N值临界值的目的。
方式二
选取该元素在该藻种细胞中的既定范围中除最小值之外的任意值为N％的调整初始值；逐渐降低调整初始值直至藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内，获取与维持藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的N％的取值中的最小值为N值临界值。
具体的，当N％的取值确定为在既定范围中除最小值之外的任意值再逐渐降低时，即所添加的营养盐的含量也逐渐降低，既未造成藻类生物质积累速度的下降，又降低了其他组分含量(例如蛋白含量可通过降低氮的N％的取值来实现)，提高了藻细胞中的油脂含量，获得了更高的油脂产量；进一步，当N％的取值逐渐降低时，产量不降低或者在可控范围内降低幅度不大时，藻细胞中的油脂产量仍继续上升；更进一步，N％的取值降低至最低值，该最低值是此时如果N％的取值继续降低，则油脂产量也会随之降低的取值。
此时如果N％的取值继续降低，即藻细胞中的一种或多种营养元素含量继续降低时，藻细胞生长速度和油脂含量均会下降并最终导致其死亡。因此，维持藻类生物质产量与预设产量的差值在预设范围内、且藻细胞中的油脂含量增加至油脂产量为最高值时的N％取值为该元素的N％取值临界值。
方式三
选取该元素在该藻种细胞中的既定范围中除最大值之外的任意值为N％的调整初始值；逐渐升高调整初始值直至藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内，获取与维持藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的N％的取值中的最小值为N值临界值。
具体的，当N％的取值确定为在既定范围中除最大值之外的任意值再逐渐升高时，即所添加的营养盐的量也逐渐升高，此时生物质产量也逐渐升高；更进一步，N％的取值升高至最高值，该最高值为维持油脂产量为最高值的取值。
方式四
选取上述既定范围中除最大值与最小值之外的任意值为N％的调整初始值；逐渐升高调整初始值至第一临界值，第一临界值为维持藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；逐渐降低调整初始值至第二临界值，第二临界值为维持藻液中的油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；选取第一临界值与第二临界值中的取值较小者为N值临界值。
这里，相比于上述方式二与方式三中的单一调整模式，方式四对选取的同一初始值后，对逐渐降低N％取值和逐渐升高N％取值这两种调整方式进行比较，可以获取使维持藻液的油脂产量与预设产量之间的产值在预设范围内时的最小N％取值，可在提高油脂产量的基础上最大程度地降低营养盐的补加量，更有效地降低养殖成本。
在上述基础上，上述生产油脂的方法还包括以下步骤：
以步骤(4)中采收的藻类作为步骤(1)中的采收微藻的藻种进行养殖，依次循环执行步骤(1)至步骤(4)。
进一步的，上述生产油脂的方法还可包括在步骤(3)和步骤(4)之间的以下步骤：
依次循环执行上述步骤(1)、步骤(2)；其中，步骤(2)中的N％的取值为N值临界值。即以获取的维持油脂产量为最大值的N％为每次采收→补加的营养盐添加系数。
下面提供3个具体实施例，用于详细描述上述的微藻生产油脂的方法。
实施例1
(1)养殖条件
采用管径尺寸为4cm的管式反应器培养自分离藻种小球藻，光照条件为：150μmol/m2/s光强、24h小时照射，并通入混有1.5％CO2的空气。
(2)培养基及取样结果
初始培养基为BG11(具体配方见下文)，其中分别作为氮源和磷源的NaNO3和K2HPO4的浓度调整至如以下表1所示，分别作为4个组别进行对比养殖。养殖时间为4天，每天取样测定干重，每2天测定上述养殖体系中的脂肪酸和藻粉中的氮、磷元素含量，实验结果如下所述：
如图2所示，在同样的养殖时间(4天)内，具有不同营养盐添加量的4个实验组生长趋势相近，生长速度差异不大。如图3所示，在4天的养殖时间内，各组别的平均生长速度在0.7～0.75g/L/d之间。养殖初期和结束测定各组别藻粉中脂肪酸含量如图4所示，可以看出初始培养基中氮、磷元素含量最少的第4组(脂肪酸含量为9.65％)较其他3组在养殖末期脂肪酸含量有所增加。对各组别藻粉4天平均脂肪酸产量进行计算，计算结果如图5所示，可以看出初始培养基缺乏氮磷营养盐的脂肪酸产量均有所上升，其中氮、磷元素含量最少的第4组较氮、磷元素含量最多的第1组提高幅度约为11％。由此说明某些营养盐的缺失(如氮、磷元素等)能胁迫藻类积累油脂，诱导油脂的生产。
表1.各组别NaNO3和K2HPO4浓度(单位g/L)
| 组别 | Na<sub>3</sub>NO<sub>3</sub> | K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> |
| 1 | 1.5 | 0.28 |
| 2 | 1.5 | 0.192 |
| 3 | 0.75 | 0.096 |
| 4 | 0.375 | 0.048 |
结合上述的诱导效果，下面详细描述本发明实施例提供的上述微藻生产油脂的方法的具体实现过程：
实施例2
(1)养殖条件
6月份室外采用面积为50m2的跑道养殖池养殖丝状藻，初始培养基为BG11，以相同的接种浓度接种，初始养殖浓度约为0.5g/L，养殖深度为15cm。
(2)具体采收-补加过程
养殖3天后进行部分采收，其中对照组采收藻粉2130g，实验组采收藻粉1880g，对照组根据采收的微藻质量补充BG11，实验组按N％取值为3％对氮源(NaNO3)进行补加，按N％取值为1％对磷源(K2HPO4)进行补加，之后继续进行养殖。即对照组的养殖池中补加3432g的NaNO3、91g的K2HPO4；实验组的养殖池中补加343g的NaNO3、105g的K2HPO4。
继续养殖2天后进行第二次的部分采收，对照组根据采收的微藻质量补充BG11，实验组降低氮、磷元素的补加N％取值，按N％取值为2.5％对氮源(NaNO3)进行补加，按N％取值为0.8％对磷源(K2HPO4)进行补加，之后继续进行养殖。即对照组的养殖池中补加3437g的NaNO3、92g的K2HPO4；实验组的养殖池中补加437g的NaNO3、135g的K2HPO4。
继续养殖2天，养殖过程中每天测定对照组与实验组的取样干重，养殖初期和采收时测定各组别藻粉干重及脂肪酸含量，测定结果如图6所示，其中线形曲线为各组别的测定干重，对应左侧的主纵坐标；柱状图为各组别的测定脂肪酸含量，对应右侧的辅纵坐标。由曲线部分可以看出对照组与实验组的藻粉产量相差不大；但由柱状图部分可以看出，养殖3～5天后，对照组藻粉脂肪酸产量由1.96g/m2/d显著提高至3.94g/m2/d，增加量大于一倍。到养殖第7天，实验组藻粉脂肪酸产量为1596g，而对照组仅为665g，脂肪酸的产量提高了140％；在逐渐减少实验组每次部分采收后补加氮源、磷源的N％取值的养殖过程中，其脂肪酸产量却明显增加，而同样养殖时间内的对照组产量增幅很小。可见通过本发明实施例提供的上述生产油脂的方法，通过改良采收后的培养基，逐渐降低氮源和磷源的补加量可在维持生物质产量不变的情况下显著提高藻粉中的脂肪酸含量。
实施例3
(1)养殖条件
9月份室外采用面积为1.5m2的跑道池养殖自分离球藻，初始培养基为BG11，以相同接种浓度接种，初始养殖浓度约为0.6g/L，养殖深度为15cm。
(2)具体采收-补加过程
养殖4天后进行部分采收，其中对照组根据采收的微藻质量补充BG11，实验组将初始培养基更换为不含氮源(具体可为NaNO3)、不含磷源(具体可为K2HPO4)、不含镁源(具体可为MgSO4)以及不含硫源(具体可为MgSO4)的BG11，之后继续养殖5天。养殖过程中每天测定各组别取样干重，在养殖初期、采收时、诱导中期以及最后取样测定各组别脂肪酸含量。
测定结果如图7所示，其中线形曲线为各组别的测定干重，对应左侧的主纵坐标；柱状图为各组别的测定脂肪酸含量，对应右侧的辅纵坐标。可以看出实验组在第一次采收后更换为无氮、磷、镁、硫元素的新培养基，在一定时间内生物质产量仍可维持基本不变，而脂肪酸含量较对照组明显提高。
以上各实施例中所采用的初始培养基BG11，其配方如下表所示：
表2.BG11培养基配方
| NaNO<sub>3</sub> | 1.5g/L |
| K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>·3H<sub>2</sub>O | 0.052g/L |
| MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O | 0.075g/L |
| CaCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O | 0.036g/L |
| 柠檬酸(C<sub>6</sub>H<sub>8</sub>O<sub>7</sub>) | 0.006g/L |
| FeCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O | 0.00315g/L |
| Na<sub>2</sub>EDTA·2H<sub>2</sub>O | 0.00436g/L |
| Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> | 0.02g/L |
| A<sub>5</sub>微量元素*溶液 | 1mL |
上述表2中标记为A5的微量元素*溶液的组成如下表所示：
表3.A5微量元素*溶液的溶质组成成分(溶剂为1000mL去离子水)
| H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub> | 2.86g |
| MnCl<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O | 1.81g |
| ZnSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O | 0.222g |
| CuSO<sub>4</sub>·5H<sub>2</sub>O | 0.079g |
| Na<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O | 0.390g |
| Co(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O | 0.0494g |
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 (9)
1.一种微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述方法包括，
步骤(1)、对微藻进行部分采收；
步骤(2)、对采收后的养殖系统进行营养盐的补加；所述营养盐的补加量按照以下公式进行计算：
W＝(B×N％)/(M％)；
其中，W为所述补加量；B为所述部分采收获得的微藻质量；N％为所述营养盐中的营养元素的补加系数，所述营养元素在藻细胞内的含量具有既定范围，所述N％的取值小于或等于所述既定范围的最大值；M％为补加的所述营养盐中的营养元素的质量百分比；所述营养元素为能够促进微藻生产油脂的元素；
步骤(3)、依次循环执行所述步骤(1)、所述步骤(2)，并监控藻液中的油脂产量；其中，在执行所述步骤(2)时调整N％的取值至所述油脂产量上升；
步骤(4)、当所述油脂产量不再变化时，进行全部采收。
2.根据权利要求1所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述在执行所述步骤(2)时调整N％的取值至所述油脂产量上升，包括，
在执行所述步骤(2)时调整N％的取值以得到N值临界值；所述N值临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的取值。
3.根据权利要求2所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，在所述步骤(3)与所述步骤(4)之间，所述方法还包括，
依次循环执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中，所述步骤(2)中的所述N％的取值为所述N值临界值。
4.根据权利要求2所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述调整所述N％的取值以得到N值临界值，包括，
步骤(3.1)、依次执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中所述N％的取值为所述既定范围中的任意值；
步骤(3.2)、依次执行所述步骤(1)、所述步骤(2)；其中所述N％的取值为0；
步骤(3.3)、依次循环执行所述步骤(3.1)、所述步骤(3.2)直至得到N值临界值；所述N值临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的取值。
5.根据权利要求2所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述在执行所述步骤(2)时调整N％的取值以得到N值临界值，包括，
选取所述既定范围中除最大值与最小值之外的任意值为所述N％的调整初始值；
逐渐升高所述调整初始值至第一临界值，所述第一临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；逐渐降低所述调整初始值至第二临界值，所述第二临界值为维持所述油脂产量与预设产量的差值在预设范围内的最小值；
选取所述第一临界值与所述第二临界值中的取值较小者为所述N值临界值。
6.根据权利要求1所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，在所述步骤(1)和步骤(3)中，采收后藻液浓度为C，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.05～5.00g/L。
7.根据权利要求6所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，
当养殖容器为跑道池时，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.1～1.5g/L；
当养殖容器为管式或板式反应器时，所述采收后的藻液浓度C的取值范围为0.2～3g/L。
8.根据权利要求1所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述方法还包括，
以所述步骤(4)中采收的藻类作为步骤(1)中所述微藻的藻种，依次循环执行所述步骤(1)至所述步骤(4)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的微藻生产油脂的方法，其特征在于，所述营养元素包括必须营养元素；所述必须营养元素包括氮元素、磷元素、硫元素、镁元素、铁元素、钙元素和硅元素中的任一种或者任几种的组合。
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| 富油海洋微藻的筛选及营养条件对其生长和油脂积累的影响;高影影;《中国博士学位论文全文数据库 农业科技辑》;20140815(第8期);第9、79、95页 * |
| 微藻油脂生产的现状和发展;刘文卓等;《食品科学与工艺研究》;20160331(第3期);84-86 * |
| 环境因子对微藻油脂积累的影响;孙传范等;《安徽农业科学》;20111118;第39卷(第19期);11723 － 11724 * |
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