CN106834127B - 一种规模化高效培养聚球藻7002的方法 - Google Patents

一种规模化高效培养聚球藻7002的方法 Download PDF

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Abstract

一种规模化高效培养聚球藻7002的方法，采用悬挂式培养袋的培养模式，根据聚球藻7002的生长状态，通过逐级调节光照强度、二氧化碳浓度及通气量的大小，并增加维生素B12和铁离子促进生长。本发明适用于室内或室外对聚球藻进行培养。显然，本发明能较大规模地对聚球藻7002进行高效发酵，充分提高了效率，节约了成本，是一种生产获得聚球藻7002藻粉及附加发酵产物的有效方法。本发明采用培养袋进行培养，提供相对密闭的培养空间，培养效果较好，且培养袋经济便捷，便于进行条件控制，可重复使用。

Description

一种规模化高效培养聚球藻7002的方法
技术领域
本发明属于微藻培养领域，具体涉及一种聚球藻7002规模化高效培养的方法。
背景技术
微藻被认为是可持续生产食品、饲料、化工材料和燃料等最具有广阔发展前景的原料。微藻具有很高的营养价值，含有丰富的色素、蛋白质、脂类以及多种矿物元素和维生素等。聚球藻是海洋中两种最主要的蓝藻之一，是海洋浮游植物群落的优势组分，对海洋初级生产力的贡献达16.7%，在海洋生态系统的光合作用、碳循环以及食物链中扮演着举足轻重的角色。聚球藻7002是近海的一种模式微藻，也是目前发现的分裂速度最快的蓝细菌，具有天然的外源DNA转化系统，其全基因组也已被破译，是目前公认的一种理想的“工程微藻”构建平台。多株转基因聚球藻7002藻株被先后构建，因此其在发酵生产活性物质领域具有巨大潜力。
国家非常重视新资源食品的研究开发，新资源食品目录中不乏微藻类食品，如蛋白核小球藻、雨生红球藻、杜氏盐藻等。聚球藻7002含有丰富的色素、蛋白质、脂质和矿物质元素，营养价值很高，具有被开发成为新资源食品的巨大潜力。聚球藻7002生长过程中会产生嗜铁素等多种次级代谢产物，这些次级代谢产物同样具有良好的功能活性，可以用于功能保健食品的开发。对聚球藻进行综合利用开发的前提是可以进行规模化高效率的生产。目前，还未见关于聚球藻7002大规模培养的相关案例。
微藻进行广泛应用的前提是其可以进行大规模培养，在短时间内获得足够的生物质。微藻培养的规模、成本和效率往往成为其在研究利用中的限制因素。实验室进行少量的微藻培养时一般对培养基进行充分灭菌，因为温度、光照等培养条件控制良好，且没有细菌污染，所以培养的效果较好。然而，微藻大规模培养时不可避免的会出现温度波动、光照不充分、细菌污染等不利因素。
聚球藻7002的规模化培养存在以下困难：
1）不同于螺旋藻、小球藻等微藻，聚球藻7002对于外界细菌污染的敏感度高，容易受到细菌污染的影响；2）不同生长阶段的聚球藻7002对培养条件的需求不同，不恰当的光和碳供应容易对其生长造成抑制；3）尽管分裂速度较快，但是规模化培养时的效率较低，短时间内无法达到较高的密度，培养成本高。因此，开发一种高效的规模化培养方法，对于聚球藻的研究利用具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚球藻7002规模化高效培养的方法，于短时间内获得足量的聚球藻7002生物质，为其广泛应用提供技术保障，以弥补现有技术的不足。
本发明以聚球藻7002为藻种，采用逐级放大培养的模式，利用悬挂式培养袋对其进行规模化培养，对光照强度、二氧化碳浓度和通气量大小进行逐级调整，以实现聚球藻的高效规模化培养。
为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案为：
一种聚球藻7002规模化高效培养的方法，包括以下步骤：
（1）首先接种种子液，初始接种密度值OD 750为0.10-0.15，每个培养袋的培养体积为15-20 L，培养基中的维生素B12浓度提高到10-40 µg/L，控制光照强度为20-30 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.5%-0.6%，通气量为45-60 L/ h；
（2）实时监测聚球藻7002的生长情况，当其密度达到OD 750 为0.4-0.6时，调整光照强度为40-60 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.7%-0.8%，通气量为60-80 L/h；
（3）当聚球藻7002的密度达到OD 750为1.0-1.5时，调整光照强度为80-120 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.8%-1.0%，通气量为90-120 L/h，此时补充添加铁离子，添加量为40-160 µg/L；
（4）当聚球藻7002的密度达到OD 750 超过2时，调整光照强度为120-160 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.2-1.5%，通气量为120-160 L/h，聚球藻的藻密度OD 750达到4以上即可收获。
通过逐级调节培养，培养至14 d左右聚球藻的藻密度OD 750 可以达到4以上，可收获聚球藻干重2.5-4.0 g/L。
上述整个培养过程中的温度为25℃-38℃。
上述培养过程中光源为阳光结合日光灯，当阳光较为强烈时用遮阳网进行遮蔽，阳光较弱时，使用日光灯补光，光照方式为每天至少12 h光照。
上述培养过程中通入气体为空气和二氧化碳的混合气，经空气过滤装置除菌，加样完毕后在加样口覆盖通气封口膜。
上述空气过滤装置可为大直径孔径为0.22 µm的过滤器。
上述步骤（1）中种子液的获得方式为纯培养，具体方法为用接种环在固体平板上挑取藻株进行250 mL摇瓶培养，装瓶量40%-50%，温度32 ℃， pH 8.2，光强100 µmol/(m2•s)，摇速150 r/min；培养一周后转入5 L培养瓶通气培养，装瓶量60%-80%，培养密度达到OD 750在4以上，进行接种；其中通气为1%的二氧化碳，通气量为30-40 L/h。
本发明的优点和有益效果是：本发明提供了一种聚球藻7002高效培养的新模式，采用悬挂式培养袋进行培养，节约空间，降低成本，便于控制；通过光照强度、二氧化碳浓度和通气量大小的调整对聚球藻7002进行阶段化培养，操作简单，适用性强，培养效率高。采用空气过滤装置对培养气体进行过滤，以及在加样口覆盖封口膜等方式有效避免了外源污染，提高了聚球藻7002的生产品质；培养过程通过调整维生素B12和铁离子的量，促进了藻细胞的快速生长，使其迅速形成种群优势。
本发明适用于室内或室外对聚球藻进行培养。显然，本发明能较大规模地对聚球藻7002进行高效发酵，充分提高了效率，节约了成本，是一种获得聚球藻7002藻粉及附加发酵产物的有效方法。本发明采用培养袋进行培养，提供相对密闭的培养空间，培养效果较好，且培养袋经济便捷，便于进行条件控制，可重复使用。
附图说明
图1为聚球藻7002的规模化高效培养的聚球藻藻液图。
图2为聚球藻7002规模化高效培养模式图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
一种聚球藻7002规模化高效培养的方法，包括以下步骤（培养流程如图2所示）：
（1）首先，接种种子液，初始接种密度值OD 750为0.10，每个培养袋的培养体积为15L，培养基中的维生素B12浓度提高到10 µg/L，控制光照强度为20 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.5%，通气量为45 L/ h；
（2）其次，实时监测聚球藻7002的生长情况，当其密度达到OD 750 为0.4时，调整光照强度为40 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.7%，通气量为60 L/h；
（3）当聚球藻7002的密度达到OD 750为1.0时，调整光照强度为80 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.8%，通气量为90 L/h，此时补充添加铁离子，添加量为40 µg/L；
（4）当聚球藻7002的密度达到OD 750 超过2时，调整光照强度为120 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.2 %，通气量为120 L/h。
通过逐级调节培养，培养至14 d左右，可收获聚球藻干重2.5 g/L。
上述培养过程中的温度为25℃-38℃，光源为阳光结合日光灯，当阳光较为强烈时用遮阳网进行遮蔽，阳光较弱时，使用日光灯补光，光照方式为每天至少12 h光照；通入气体为空气和二氧化碳的混合气，经空气过滤装置除菌，加样完毕后在加样口覆盖通气封口膜。
上述空气过滤装置可为孔径为0.22 µm的滤器，也可为其他市售可进行空气过滤除菌的装置。
上述种子液的获得方式为纯培养，具体方法为用接种环固体平板上挑取藻株进行250 mL摇瓶培养，装瓶量40%，温度32℃， pH 8.2，光强100 µmol/(m2•s)，摇速150 r/min。培养一周后转入5 L培养瓶通气培养，装瓶量60%，培养密度达到OD 750在4以上，进行接种。其中通气为1%的二氧化碳，通气量为30 L/h。
实施例2：
一种聚球藻7002规模化高效培养的方法，包括以下步骤（培养流程如图2所示）：
（1）首先，接种种子液，初始接种密度值OD 750为0.12，每个培养袋的培养体积为18L，培养基中的维生素B12浓度提高到20 µg/L，控制光照强度为25 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.5%，通气量为55 L/ h；
（2）其次，实时监测聚球藻7002的生长情况，当其密度达到OD 750 为0.5时，调整光照强度为50 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.7%，通气量为70 L/h；
（3）当聚球藻7002的密度达到OD 750为1.2时，调整光照强度为100 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.9%，通气量为105 L/h，此时补充添加铁离子，添加量为80 µg/L；
（4）当聚球藻7002的密度达到OD 750 超过2时，调整光照强度为140 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.2 %，通气量为140 L/h。
通过逐级调节培养，培养至14 d左右，可收获聚球藻干重3.5 g/L。
上述培养过程中的温度为25℃-38℃，光源为阳光结合日光灯，当阳光较为强烈时用遮阳网进行遮蔽，阳光较弱时，使用日光灯补光，光照方式为每天至少12 h光照；通入气体为空气和二氧化碳的混合气，经空气过滤装置除菌，加样完毕后在加样口覆盖通气封口膜。
上述空气过滤装置可为孔径为0.22 µm的滤器，也可为其他市售可进行空气过滤除菌的装置。
上述种子液的获得方式为纯培养，具体方法为用接种环固体平板上挑取藻株进行250 mL摇瓶培养，装瓶量50%，温度32 ℃，pH 8.2，光强100 µmol/(m2•s)，摇速150 r/min。培养一周后转入5 L培养瓶通气培养，装瓶量70%，培养密度达到OD 750在4以上，进行接种。其中通气为1%的二氧化碳，通气量为35 L/h。
实施例3：
一种聚球藻7002规模化高效培养的方法，包括以下步骤（培养流程如图2所示）：
（1）首先，接种种子液，初始接种密度值OD 750为0.15，每个培养袋的培养体积为20L，培养基中的维生素B12浓度提高到40 µg/L，控制光照强度为30 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.6%，通气量为60 L/ h；
（2）其次，实时监测聚球藻7002的生长情况，当其密度达到OD 750 为0.6时，调整光照强度为60 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.8%，通气量为80 L/h；
（3）当聚球藻7002的密度达到OD 750为1.5时，调整光照强度为120 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.0%，通气量为120 L/h，此时补充添加铁离子，添加量为160 µg/L；
（4）当聚球藻7002的密度达到OD 750 超过2时，调整光照强度为160 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.5%，通气量为160 L/h。
通过逐级调节培养，培养至14 d左右，可收获聚球藻干重4.0 g/L。
上述培养过程中的温度为25℃-38℃，光源为阳光结合日光灯，当阳光较为强烈时用遮阳网进行遮蔽，阳光较弱时，使用日光灯补光，光照方式为每天至少12 h光照；通入气体为空气和二氧化碳的混合气，经空气过滤装置除菌，加样完毕后在加样口覆盖通气封口膜。
上述空气过滤装置可为孔径为0.22 µm的滤器，也可为其他市售可进行空气过滤除菌的装置。
上述种子液的获得方式为纯培养，具体方法为用接种环固体平板上挑取藻株进行250 mL摇瓶培养，装瓶量50%，温度32 ℃， pH 8.2，光强100 µmol/(m2•s)，摇速150 r/min。培养一周后转入5 L培养瓶通气培养，装瓶量80%，培养密度达到OD 750在4以上，进行接种。其中通气为1%的二氧化碳，通气量为40 L/h。
如图1所示，其中，图1.A是聚球藻7002种子液的制备；图1.B 聚球藻7002的袋式培养效果图；图1.C 收获后的藻液。本发明以聚球藻7002为藻种，采用逐级放大培养的模式，利用悬挂式培养袋对其进行规模化培养，每20 cm悬挂一个培养袋，可根据培养空间进行多个培养袋同时培养；本发明中的种子液是通过纯培养方式得到的藻密度OD 750达到4以上的聚球藻7002；为了减少空气中的细菌污染，本发明在通气培养过程中安装了空气过滤装置进行除菌，培养袋加样口覆盖通气封口膜；考虑到聚球藻不同生长阶段对培养条件的需求不同，本发明根据聚球藻7002的密度对光照强度、二氧化碳浓度和通气量大小进行逐级调整，同时为提高其生长速率，培养过程中调整了维生素B12和铁离子的浓度，实现了聚球藻的高效规模化培养，培养规模大，效率高，成本低。

Claims (2)

1.一种规模化高效培养聚球藻7002的方法，其特征在于，该方法采用逐级放大培养的模式，利用悬挂式培养袋对其进行规模化培养，对光照强度、二氧化碳浓度和通气量大小进行逐级调整，并在培养过程提高培养基中维生素B12和铁元素的含量；
该方法具体包括以下步骤：
（1）接种种子液，初始接种密度值OD 750为0.10-0.15，控制光照强度为20-30 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.5%-0.6%，通气量为45-60 L/ h；培养基中的维生素B12的浓度提高到10-40 µg/L；
（2）实时监测聚球藻7002的生长情况，当其密度达到OD 750 为0.4-0.6时，调整光照强度为40-60 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.7%-0.8%，通气量为60-80 L/h；
（3）当聚球藻7002的密度达到OD 750为1.0-1.5时，调整光照强度为80-120 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为0.8%-1.0%，通气量为90-120 L/h；当藻密度达到OD 750为1.0-1.5时，补充添加铁离子，添加量为40-160 µg/L；
（4）当聚球藻7002的密度达到OD 750 超过2时，调整光照强度为120-160 µmol/(m2•s)，二氧化碳浓度为1.2-1.5%，通气量为120-160 L/h；该方法的通气方式为空气和二氧化碳混合气持续通气，其光照方式为阳光结合日光灯每天至少提供12 h光照，培养温度25-38℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通气过程中，通气口安装空气过滤除菌装置用以除菌，在加样口覆盖通气封口膜，以形成相对密闭的培养环境。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201404296A (zh) * 2012-07-19 2014-02-01 Univ Nat Chiao Tung 含有圓管形培養袋之微藻養殖模組
CN103710280A (zh) * 2013-11-12 2014-04-09 天津科技大学 一种规模化培养发状念珠藻细胞的方法
CN104450492A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 中国石油天然气股份有限公司 一种梯度光照的光生物反应器及其应用
CN104673673A (zh) * 2015-03-09 2015-06-03 上海海洋大学 一种聚球藻的无菌收集方法
CN104818202A (zh) * 2015-05-25 2015-08-05 江苏省中国科学院植物研究所 一种室内液体培养蓝藻的简易装置
CN105754920A (zh) * 2016-04-06 2016-07-13 上海交通大学 一种基因工程蓝藻及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201404296A (zh) * 2012-07-19 2014-02-01 Univ Nat Chiao Tung 含有圓管形培養袋之微藻養殖模組
CN104450492A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 中国石油天然气股份有限公司 一种梯度光照的光生物反应器及其应用
CN103710280A (zh) * 2013-11-12 2014-04-09 天津科技大学 一种规模化培养发状念珠藻细胞的方法
CN104673673A (zh) * 2015-03-09 2015-06-03 上海海洋大学 一种聚球藻的无菌收集方法
CN104818202A (zh) * 2015-05-25 2015-08-05 江苏省中国科学院植物研究所 一种室内液体培养蓝藻的简易装置
CN105754920A (zh) * 2016-04-06 2016-07-13 上海交通大学 一种基因工程蓝藻及其应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CO2对转基因聚球藻7942 生长、表达等的影响;朱笃等;《水生生物学报》;20040731;第28卷(第4期);第361-366页 *
Effects of vitamin BIZ concentration on chemostat cultured Synechococcus sp.strain PCC 7002;Steven W. Wilhelm;《Can. J . Microbial.》;19951231;第41卷;第145-151页 *
THE PRODUCTION OF HYDROGEN PEROXIDE BY BLUE-GREEN ALGAE: A SURVEY;S. E. Slcvens等;《J. Phycol.》;19731231;第9卷;第427-430页 *
光生物反应器培养聚球藻7002产嗜铁素的优化方法;赵剑光等;《中国科技论文》;20150630;第10卷(第12期);第1403-1407页 *
聚球藻7002在光生物反应器中的光自养培养;康瑞娟等;《生物工程学报》;20000923;第16卷(第5期);摘要，第619页1.3.1-1.3.2，第620页2.3，第621页2.5 *

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