CN107345209B - 一种微藻养殖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微藻养殖方法，包括：监控微藻的产量，当产量下降时，检测原藻液的pH值；对原藻液进行絮凝处理或氧化处理；以及将微藻继续进行养殖。通过本发明提供的方法可有效去除原藻液中的细胞分泌物，使微藻能够持续稳定的生长。
Description
技术领域
本发明涉及微藻养殖领域，具体而言，涉及一种微藻养殖方法。
背景技术
微藻的户外规模化养殖，最核心的问题是稳定养殖，能否稳定养殖是决定一株微藻是否能规模化生产的首要关注点。微藻生长受诸多因素影响，当环境因素没有变化时，微藻经过长时间养殖，藻细胞分泌的代谢产物会影响其持续生长。现有的养殖方法中没有对微藻养殖过程控制的有效方法，难以维持高产量的连续生产。
目前，在养殖过程中为了维持生产的稳定性，一般采取封闭式养殖系统或者缩短养殖周期的方式，封闭式养殖系统主要通过无菌操作，来尽可能维持长周期的养殖，但不能从本质上去除代谢产物；而对于快速采收养殖方式，一旦在养殖过程中发现产量降低，则全部采收，更换新的藻种，重新开始培养，该方式接踵而至的问题是需要匹配大面积的藻种区域，大幅增加养殖成本。
因此，急需一种能够利用一批次藻种进行长时间稳定和高产养殖的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过使藻细胞分泌的代谢产物絮凝或将代谢产物氧化，将其从清液(即，将原藻液中的微藻去除以后剩余的液体)中去除或者直接从原藻液(即，养殖体系中正常养殖的藻液)中去除，使微藻能够维持稳定的生长状态。
本发明提供了一种微藻养殖方法，包括：监控微藻的产量，当所述产量下降时，检测原藻液的pH值；对所述原藻液进行絮凝处理或氧化处理；以及将所述微藻继续进行养殖。
在上述微藻养殖方法中，当所述原藻液的所述pH值未下降时，对所述原藻液进行检测。
在上述微藻养殖方法中，对所述原藻液进行检测包括用碱性物质将所述原藻液的样品的pH值调整为8.0～8.5，观察絮凝。
在上述微藻养殖方法中，当所述原藻液的所述样品出现絮凝时，对所述原藻液进行所述絮凝处理。
在上述微藻养殖方法中，对所述原藻液进行所述絮凝处理包括将所述微藻与清液进行分离，用碱性物质将所述清液的pH值调整为≥8.0，分离絮凝物和处理后的清液。
在上述微藻养殖方法中，还包括，在将所述微藻与所述清液进行分离之前，将所述原藻液的pH值调整为3.5～7.0。
在上述微藻养殖方法中，当所述原藻液的所述样品未出现絮凝时，对所述原藻液进行所述氧化处理。
在上述微藻养殖方法中，对所述原藻液进行所述氧化处理包括在所述原藻液的另一样品中加入氧化剂，确定所述氧化剂的添加量。
在上述微藻养殖方法中，在确定所述氧化剂的添加量之后，将所述氧化剂加入到所述原藻液中，对所述原藻液进行所述氧化处理。
在上述微藻养殖方法中，当所述原藻液的所述pH值下降时，对所述原藻液进行所述絮凝处理。
在上述微藻养殖方法中，所述产量和所述pH值下降的幅度均在5％～15％之间。
在上述微藻养殖方法中，还包括，在对所述原藻液进行检测之前，检测所述原藻液中的污染物。
本发明提供的微藻养殖方法相比于现有技术，具有以下优点：
1)细胞分泌物的去除，不仅能够防止细胞分泌物对微藻的继续生长产生抑制作用，还能够防止以细胞分泌物为食的污染物的滋生；并且通过对原藻液中有害物质进行去除或者处理，使得藻细胞能够处于产量持续增长的生长状态，实现了微藻的稳定生产，减少了采收频率，降低了藻种供给量，进而降低了大量藻种养殖的成本；
2)能够直接在原藻液中进行氧化处理，可减少操作步骤，减少微藻与清液分离时机械操作对藻细胞的损伤，同时可有效节省人力成本；
3)通过絮凝法可去除大量培养基中的有机质，可大幅提高养殖培养基的循环利用周期。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明首先通过微藻的产量(即，生物量增量)和原藻液的pH值分别与前一天微藻的产量和原藻液的pH值相比是否下降来判断是否需要对原藻液进行处理，当微藻的产量和原藻液的pH值与前一天微藻的产量和原藻液的pH值相比下降幅度均在5％～15％之间时，则需要对原藻液进行处理；
当微藻的产量相对于前一天微藻的产量下降而原藻液的pH值相对于前一天原藻液的pH值没有下降时，通过原藻液的样品在pH值为8.0～8.5的条件下是否产生絮凝，分别采用絮凝法和氧化法将代谢产物从清液或者直接从原藻液中去除，当原藻液的样品在pH值为8.0～8.5的条件下产生絮凝时，则采用絮凝法，反之则采用氧化法；当微藻的产量(与前一天微藻的产量相比)和原藻液的pH值(与前一天原藻液的pH值相比)同时下降时，直接采用絮凝法进行处理；
之后，可以利用处理后的清液继续进行微藻的养殖，或者更换新鲜培养液对微藻进行养殖，使微藻能够维持稳定的生长状态。
此外，为了防止微藻与清液分离时，欲除去的物质混入至微藻中，而没有留在清液中，将原藻液的pH值调节为3.5～7.0，使欲除去的物质充分溶解至清液中，保证最大程度的去除了欲除去的物质。
本发明提供了一种微藻养殖方法，包括以下步骤：
在微藻养殖过程中，监控微藻的产量，在同样的养殖条件下，当微藻的产量与前一天的产量相比下降幅度在5％～15％之间而原藻液的pH值与前一天的原藻液的pH值相比没有下降时，用显微镜检测原藻液中是否存在污染物；如果存在污染物，则需要先对污染物进行治理，之后再对原藻液进行检测并对原藻液进行处理；其中，污染物是能够在显微镜下观察到的原生动物、细菌等。
之后，取少量(如，10mL)原藻液作为样品，用碱性物质(如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等)将原藻液的样品的pH值调整为8.0～8.5，观察是否出现絮凝。
如果出现絮凝，则采用酸性物质(如盐酸(HCl)、醋酸等)将原藻液的pH值调整为3.5～7.0，或者使用酸性氧化物(如二氧化碳)将原藻液的pH值调整为5.5～7.0，优选使用酸性氧化物；混合15～30min，将全部原藻液过滤分离；微藻与清液分离之后，将微藻加入新鲜培养基继续养殖，持续检测生物量；用碱性物质(如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等)将清液的pH值调整为≥8.0，静置，分离絮凝物和处理后的清液，将处理后的清液进入第二轮养殖系统或者更换新鲜培养液对微藻进行养殖，检测生物量；
如果未出现絮凝，则再取少量(如，10mL)原藻液的另一样品，用氧化剂(如，有效氯、臭氧等)滴定，直至添加的氧化剂在原藻液中完全氧化而没有剩余，记录此时使用的氧化剂的量，在弱光条件下按相同剂量放大添加至原藻液中，持续检测生物量。
本发明还提供了一种微藻养殖方法，包括以下步骤：
在微藻养殖过程中，监控微藻的产量，在同样的养殖条件下，微藻的产量(与前一天的产量相比)降低的同时伴随着原藻液的pH值(与前一天的原藻液的pH值相比)降低，降低幅度均在5％～15％之间，用显微镜检测原藻液中是否存在污染物；如果存在污染物，则需要先对污染物进行治理，之后再对原藻液进行处理；其中，污染物是能够在显微镜下观察到的原生动物、细菌等。
在培养体系中加入酸性物质(如盐酸(HCl)、醋酸等)将原藻液的pH值调整为3.5～7.0，或者使用酸性氧化物(如二氧化碳)将原藻液的pH值调整为5.5～7.0，优选使用酸性氧化物；混合15～30min，将全部原藻液离心分离；微藻与清液分离之后，将微藻加入新鲜培养基继续养殖，持续检测生物量；
在离心后的清液中加入碱性物质(如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等)将清液的pH值调整为≥8.0，静置，产生大量絮凝，分离絮凝物和处理后的清液，将处理后的清液进入第二轮养殖系统或者更换新鲜培养液对微藻进行养殖。
实施例1
在黄丝藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第10天与第9天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为5％，而原藻液的pH值与第9天的原藻液的pH值相比没有下降，经显微镜检未发现污染物。取10mL原藻液样品，加入1M NaOH，调pH值至8.0，静置5min，产生大量絮凝。
在培养体系中加入1M HCI，调pH值至4.5混合15min，将全部藻液过滤分离，微藻加新鲜培养基继续养殖，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
清液中加入1M NaOH，调pH值至8.0，静置过夜，取上清，进入第二轮养殖系统，检测生物量，可正常生长。
实施例2
在小球藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第6天与第5天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为10％，并伴随着原藻液的pH值持续降低(降低幅度约为8％，与第5天的原藻液的pH值相比)，经显微镜检未发现污染物。
在培养体系中加入1M醋酸，调pH值至3.5混合30min，将全部藻液进行8000rpm离心5分钟后，将微藻和清液分离，之后将微藻加至新鲜培养基，并且更换新鲜培养液对微藻继续进行养殖，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
在清液中加入1M KOH，调pH值至9.0，静置5min，产生大量絮凝，分离絮凝物和处理后的清液。
实施例3
在拟微绿球藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第4天与第3天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为8％，而原藻液的pH值与第3天的原藻液的pH值相比没有下降，经显微镜检发现有原生动物污染。先对污染物进行治理后持续检测生长，发现产量同比(与第3天的产量相比)还是有所降低，对原藻液样品进行检测发现没有出现絮凝。
取出10mL原藻液的另一样品至离心管中，用1000ppm有效氯滴定，用0-10ppm余氯试纸检测，直到余氯试纸显示2-3ppm为止，由于此时化学反应的速度大于生物毒害的速度，因此，氧化剂有效氯在原藻液中完全氧化而没有剩余，使得添加的有效氯的量对藻细胞没有损伤而正好能够将有害物质完全去除。记录此时使用有效氯的用量，在弱光条件下按相同剂量放大添加至养殖的原藻液中，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
实施例4
在黄丝藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第10天与第9天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为15％，而原藻液的pH值与第9天的原藻液的pH值相比没有下降，经显微镜检发现有细菌污染。先对污染物进行治理后持续检测生长，发现产量同比(与第9天的产量相比)还是有所降低，取10mL原藻液样品，加入2M NaOH，调pH值至8.5，静置10min，产生大量絮凝。
在培养体系中加入2M HCI，调pH值至7.0混合25min，将全部藻液过滤分离，微藻加新鲜培养基继续养殖，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
清液中加入加入3M NaOH，调pH值至10.0，静置过夜，取上清，进入第二轮养殖系统，检测生物量，可正常生长。
实施例5
在小球藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第6天与第5天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为10％，并伴随着原藻液的pH值持续降低(降低幅度约为15％，与第5天的原藻液的pH值相比)，经显微镜检未发现污染物。
在培养体系中通入二氧化碳，调pH值至5.5混合30min，将全部藻液进行8000rpm离心5分钟后，将微藻和清液分离，之后将微藻加至新鲜培养基继续养殖，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
在清液中加入1M KOH，调pH值至9.0，静置5min，产生大量絮凝，分离絮凝物和处理后的清液，进入第二轮养殖系统，检测生物量，可正常生长。
实施例6
在小球藻养殖过程中，每天正常检测微藻的产量，在同样的养殖条件下，养殖第4天与第3天的产量相比出现产量降低，降低幅度约为7％，并伴随着原藻液的pH值持续降低(降低幅度约为5％，与第3天的原藻液的pH值相比)，经显微镜检未发现污染物。
在培养体系中通入二氧化碳，调pH值至6.0混合20min，将全部藻液进行8000rpm离心5分钟后，将微藻和清液分离，之后将微藻加至新鲜培养基，并且更换新鲜培养液对微藻继续进行养殖，持续检测生物量，第2天即恢复正常生长。
在清液中加入2M KOH，调pH值至9.0，静置15min，产生大量絮凝，分离絮凝物和处理后的清液。
通过上述实施例表明，根据本发明提供的处理方法可有效去除细胞分泌物，不仅能够防止细胞分泌物对微藻的继续生长产生抑制作用，还能够防止以细胞分泌物为食的污染物的滋生；并且通过对原藻液中有害物质进行去除或者处理，使得藻细胞能够处于产量持续增长的生长状态，实现了藻细胞持续稳定的生长以及微藻的稳定生产，减少了采收频率，降低了藻种供给量，进而降低了大量藻种养殖的成本；
直接在原藻液中进行氧化处理，有效减少了操作步骤，并且减少了机械操作对藻细胞的损伤，节省了人力成本；
此外，通过絮凝法可去除大量培养基中的有机质，可大幅提高养殖培养基的循环利用周期。
因此，通过本发明提供的处理方法可实现一批次藻种的长时间稳定和高产养殖，进而可实现微藻的户外规模化养殖。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
Claims (10)
1.一种微藻养殖方法，包括：
监控微藻的产量，当所述产量下降时，检测原藻液的pH值；
对所述原藻液进行絮凝处理或氧化处理；以及
将所述微藻继续进行养殖，
其中，当所述原藻液的所述pH值未下降时，对所述原藻液进行检测；当所述原藻液的所述pH值下降时，对所述原藻液进行所述絮凝处理。
2.根据权利要求1所述的微藻养殖方法，其中，对所述原藻液进行检测包括用碱性物质将所述原藻液的样品的pH值调整为8.0～8.5，观察絮凝。
3.根据权利要求2所述的微藻养殖方法，其中，当所述原藻液的所述样品出现絮凝时，对所述原藻液进行所述絮凝处理。
4.根据权利要求3所述的微藻养殖方法，其中，对所述原藻液进行所述絮凝处理包括将所述微藻与清液进行分离，用碱性物质将所述清液的pH值调整为≥8.0，分离絮凝物和处理后的清液。
5.根据权利要求4所述的微藻养殖方法，还包括，在将所述微藻与所述清液进行分离之前，将所述原藻液的pH值调整为3.5～7.0。
6.根据权利要求2所述的微藻养殖方法，其中，当所述原藻液的所述样品未出现絮凝时，对所述原藻液进行所述氧化处理。
7.根据权利要求6所述的微藻养殖方法，其中，对所述原藻液进行所述氧化处理包括在所述原藻液的另一样品中加入氧化剂，确定所述氧化剂的添加量。
8.根据权利要求7所述的微藻养殖方法，其中，在确定所述氧化剂的添加量之后，将所述氧化剂加入到所述原藻液中，对所述原藻液进行所述氧化处理。
9.根据权利要求1所述的微藻养殖方法，其中，所述产量和所述pH值下降的幅度均在5％～15％之间。
10.根据权利要求1所述的微藻养殖方法，还包括，在对所述原藻液进行检测之前，检测所述原藻液中的污染物。
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2017
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