CN106701586A - 一种利用碱湖卤水培养富含epa微藻的方法 - Google Patents

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薛松
潘彦斐
曹旭鹏
杨海波
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Abstract

本发明涉及一种利用碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水的盐度；(2)向碱湖卤水中添加海盐使总盐度在1.8％～2.5％；(3)添加营养盐母液；(4)利用自然日光培养；(5)适量补充CO2；(6)气相色谱检测EPA含量。本发明利用天然低浓度的碱湖卤水培养富含EPA的微藻，可实现资源的充分利用，并降低富含EPA微藻的培养成本。

Description

一种利用碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法
技术领域
本发明涉及微藻的培养，具体地说是一种利用天然碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法。
背景技术
微藻是一类系统发生各异、个体较小、能进行光合作用的单细胞生物。由于具有较高的光合效率及油脂含量，微藻被看做是极具生产生物油脂潜力的原料，也是DHA(二十二碳六烯酸)和EPA(二十碳五烯酸)等多不饱和脂肪酸的直接生产者。微藻作为生产生物油脂的原料，主要有以下优点：
(1)微藻是光合自养生物，直接利用太阳能，光合效率高。
(2)微藻通常为单细胞生物，没有根茎叶的分化，所有生物量都可用于生产能源物质。
(3)微藻油脂含量较高，部分藻种高达60％。
(4)微藻为水生生物，不与陆生植物争土地。
(5)PUFA(多不饱和脂肪酸)含量高。
内蒙古鄂尔多斯地区利用该方法培养微藻具有得天独厚的优势，主要表现在几方面：
(1)盐碱湖资源丰富鄂尔多斯地区盐碱湖星罗棋布,其天然碱储量占全国的四分之一。现在这些湖只被用来生产小苏打等化工产品，其中一半的小苏打被南方的螺旋藻生产厂家购买，用于螺旋藻的生产。将碱湖水处理后直接用来培养微藻是成本最低,最经济的投资方式。盐碱湖众多为形成大规模微藻绿色产业奠定坚实的资源基础。
(2)不占用耕地和牧场微藻培养所用土地均为碱湖周围严重盐渍化的土地、沙丘和荒滩。在鄂尔多斯地区发展利用微藻生产EPA产业，对人多耕地匿乏的我国有重要意义。
(3)光能资源丰富鄂尔多斯地区年日照时数为2887～3186h，太阳辐射总量5730～5930MJ/m2(仅次于西藏)。微藻是需要充足光照的低等光合植物，该地区充足的光照为其提供了良好的生长条件。
(4)不污染环境培养微藻的废液，其pH值高达10～11,盐碱含量远远高于一般环境的土壤溶液，该废液排放，必将造成土壤和地下水污染。而在盐碱湖畔进行养殖，其废液归还到湖里，自然平衡，可循环利用，不会造成环境污染，使微藻生产EPA产业可持续发展，使开发该地区资源与生态环境保护协调统一。
由于碱湖水的以上特性，选择环境耐受性强的海水微拟球藻作为试验藻种。微拟球藻生长速度快，油脂含量高，且富含EPA，具有较高的经济价值。
基于以上分析，本发明通过建立碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法实现微拟球藻的培养。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法。本发明的目的由如下技术方案实施，
一种利用碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法，其包括如下步骤：(1)检测低浓度碱湖卤水的盐度；(2)向碱湖卤水中添加海盐使培养液总盐度在1.8％～2.5％；；(3)添加营养盐母液；(4)适量补充CO2；(5)利用自然日光培养；(6)气相色谱检测EPA含量。
(1)检测低浓度碱湖卤水的盐度：经检测，碱湖卤水的主要成分为NaHCO3和Na2CO3(共约90％)，盐度范围为0.8％～1.2％(利用低浓度碱湖卤水制备螺旋藻培养液的工艺及系统，郭树成)。微拟球藻无法在此浓度范围的碱湖卤水中培养成活，需要调节其盐度。
(2)向碱湖卤水中添加海盐并检测添加后的培养液盐度：向盐度范围为0.8％～1.2％的碱湖水中添加30g/L的海盐溶液，调节培养液的盐度。经检测，添加海盐后的培养液浓度为1.8％～2.5％。微拟球藻可以在此浓度范围下培养。(3)添加营养盐：向培养基中加入10倍F/2营养盐母液。
(4)适量补充CO2：在反应器中通入CO2调节培养液pH范围为8～10。培养初期，培养液中的NaHCO3可调节pH，不通CO2；；随着培养液中NaHCO3消耗，需要通入适量的CO2调节培养液的pH。
(5)利用自然日光培养：将微藻接种于光生物反应器中在自然太阳光照下培养3～8天。
(6)气相色谱检测EPA含量：将收获的藻粉转酯化后通过气相色谱检测EPA的含量。
经检测，碱湖卤水的主要成分为NaHCO3和Na2CO3(两者超90wt％)，还有少量的镁离子、钙离子和氯离子等。
所述海盐的主要成分为NaCl、MgSO4、MgCl2、CaCl2、NaHCO3(共98wt％以上)。
所述的F/2营养盐母液配方为：(1)NaNO3(硝酸钠)母液75g/L；(2)NaH2PO4(磷酸二氢钠)母液5g/L；(3)金属元素母液(每升含量)：FeCl3·6H2O(氯化铁)3.15g；EDTA·2Na(EDTA二钠盐)4.36g；CuSO4·5H2O(硫酸铜)0.0098g；Na2MoO4·2H2O(钼酸钠)0.0063g；ZnSO4·7H2O(硫酸锌)0.022g；CoCl2·6H2O(氯化钴)0.01g；MnCl2·4H2O(氯化锰)0.18g；(4)维生素母液(每升含量)：B120.001g；B10.2g；生物素0.001g；添加1倍营养盐是指每升碱湖卤水培养液中分别加入NaNO3母液1mL，NaH2PO4母液1mL，金属元素母液1mL，维生素母液0.5mL。
本发明的优点在于：(1)将不能直接培养微拟球藻的碱湖卤水用海盐和营养盐调整后用于培养微拟球藻以生产高值不饱和脂肪酸等产品，有效地利用了的天然资源；(2)大大降低了微藻的培养成本，增强了市场竞争力；(3)本发明工艺操作可控，运行费用低，可在有碱湖卤水资源的地区实现微藻的大规模培养。(4)与使用废水、废气培养的微藻不能直接用于食品、药品领域不同，该技术使用的是天然碱湖卤水，是食品级螺旋藻生产的水源。
附图说明
图1微拟球藻在碱湖卤水及添加海盐后的碱湖卤水中的生长曲线；
图2反应器中不通CO2与通2％CO2培养液的pH变化；
图3反应器中不通CO2与通2％CO2微拟球藻的生长曲线。
具体实施方式
实施例1
1)检测碱湖卤水的盐度为0.8wt％，向该碱湖卤水中添加浓度为30克/升的海盐溶液(山东潍坊海霸王海水晶厂)调节盐度，使培养液盐度为2.2wt％。
2)向培养液中添加4倍F/2营养盐；
3)通入2％CO2(V/V)的空气调节培养液pH，使pH值为8.9～9.9；
4)将微拟球藻接种(接种量OD750nm＝1.1)于100L光生物反应器中利用自然太阳光培养7天，离心收获后的藻粉冷冻干燥后经转酯化通过气相色谱检测EPA的质量含量占总脂含量的22％。
实施例2
检测碱湖卤水的盐度为1wt％，向该碱湖卤水中添加浓度为30克/升的海盐溶液(山东潍坊海霸王海水晶厂)调节盐度，使培养液盐度为2.5wt％。向培养液中添加8倍F/2营养盐，通入不含CO2的空气，将微拟球藻接种(接种量OD750nm＝0.38)于500ml光生物反应器中培养2天，然后向培养液中通入2％CO2(V/V)的空气调节培养液pH，使培养过程中培养液的pH值为8～9.9，培养7天后离心收获微拟球藻，冷冻干燥后的藻粉经转酯化通过气相色谱检测EPA的质量含量占总脂含量的34％。
对比例1
操作过程同实施例2.与实施例2不同之处在于，将微拟球藻分别接种于盐度为0.8％的碱湖卤水及加入海盐调节盐度后的碱湖卤水(调节盐度后的碱湖卤水的盐度为2.5％)中通入2％CO2的空气培养7天，微拟球藻的生长情况如图1所示。由图1可以看出微拟球藻无法直接在低盐度碱湖卤水中生长，加入海盐调节盐度升高至2.5％后，微拟球藻可以生长。
对比例2
操作过程同实施例2。与实施例2不同之处在于，将微拟球藻接种于两个反应器中培养，分别通入空气及含2％CO2(V/V)的空气，培养过程中pH的变化情况如图2，生长情况如图3。结合图2和图3可以看出，不通入CO2的培养液的pH在第二天升至10，微拟球藻生长缓慢直至死亡，而通入2％CO2的培养液pH维持在8～9.8，微拟球藻生长状态良好。
本发明利用天然低浓度的碱湖卤水培养富含EPA的微藻，降低了培养成本，实现了资源的充分利用。

Claims (5)

1.一种利用碱湖卤水培养富含EPA微藻的方法，其特征在于，具体为：
(1)向碱湖卤水中添加海盐，使碱湖卤水培养液中盐的总质量浓度为1.8％～2.5％；
(2)添加营养盐：向(1)中的碱湖卤水培养液中加入1～10倍的F/2营养盐母液；
(3)适量补充CO2培养：在反应器中通入空气或含CO2的空气，调节培养液pH范围为8～10；
(4)利用自然日光培养：将微藻接种于光生物反应器中在自然太阳光照下培养3～8天。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述通入反应器中的气体为CO2体积浓度为0～2％的空气。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的F/2营养盐母液配方为：(1)NaNO3(硝酸钠)母液75g/L；(2)NaH2PO4(磷酸二氢钠)母液5g/L；(3)金属元素母液(每升含量)：FeCl3·6H2O(氯化铁)3.15g；EDTA·2Na(EDTA二钠盐)4.36g；CuSO4·5H2O(硫酸铜)0.0098g；Na2MoO4·2H2O(钼酸钠)0.0063g；ZnSO4·7H2O(硫酸锌)0.022g；CoCl2·6H2O(氯化钴)0.01g；MnCl2·4H2O(氯化锰)0.18g；(4)维生素母液(每升含量)：B120.001g；B10.2g；生物素0.001g；添加1倍营养盐是指每升碱湖卤水培养液中分别加入NaNO3母液1mL，NaH2PO4母液1mL，金属元素母液1mL，维生素母液0.5mL。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述微藻为富含EPA的海水微拟球藻(Nannochloropsis)。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
向碱湖卤水中添加海盐之前，首先检测低浓度碱湖卤水的盐度：盐度范围为0.8％～1.2％；然后向此碱湖卤水中添加30g/L的海盐溶液，调节培养液的盐度，使培养液的总浓度为1.8％～2.5％。
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