CN108728364B - 一种基于纸质培养装置的微藻培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,包括如下步骤:1)设计培养装置图形为中间有圆形分布的矩形;2)向滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分;3)加热,使蜡穿透滤纸,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;4)将第一种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处;本发明操作简单,所需空间少,低成本。用少量微藻,即可进行培养条件和油脂积累条件的选择,便于重复性实验。微藻固定化培养,无需采收,单位面积产量大。可用于所有海洋微藻及淡水微藻等原料,不污染环境。
Description
技术领域
本发明属于微藻培养方法,具体地涉及一种基于纸质培养装置的微藻培养方法。
背景技术
化石燃料替代能源的研发,是全世界范围内科学研究的一个重要领域。作为新型燃料中重要的一员,生物柴油无毒,具有良好的润滑性、安全性能和燃烧性能,并可生物降解,对环境友好。因此世界各国都在大力推进生物柴油和生物质能利用的研究。
微藻被认为是唯一可以完全替代化石燃料的生物柴油的原料。利用微藻获得生物柴油,包括微藻的筛选、培养和采收加工等三个重要步骤。虽然微藻的潜力巨大,但使用微藻作为生物能源,仍制约于其规模和成本。
微藻的筛选一般使用固体培养基,其培养条件和油脂积累条件的选择,则常在液体培养基中进行。大批量的培养条件选择实验需要耗费一定的资源。常见的微藻培养方法有开放式大池培养、密闭式光生物反应器、异养培养等,这些培养方法都需要占用较大空间和大量人力物力。同时,微藻个体微小,且在培养液中的浓度很低,采收难度非常大。微藻的采收方法有离心法、絮凝法、泡沫分离法、微滤法等。但其采收的成本仍占其养殖成成本的20%~30%。由于培养和采收微藻,产生的水体和环境污染,也需要进行进一步治理,增加培养成本。
而微藻的固定化生产,可以避免其生长密度小、体积大、采收困难等缺点,有非常良好的前景。但微藻的固定化技术仍不完善,有固定化材料造价高等缺点。因此亟需一种成本低廉,使用很少的实验空间和少量微藻,就可进行培养条件和油脂积累条件选择等实验。同时,培养出的微藻密度很高,无需后期采收,对环境不造成污染的微藻培养方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种对环境友好,可减少实验研究和生产成本的基于纸质培养装置的微藻培养方法。
本发明的技术方案概述如下:
一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,包括如下步骤:
1)设计培养装置图形,培养装置图形为中间有圆形(1)分布的矩形;
2)使用喷蜡打印机,按照步骤1)的设计,向滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分(2);
3)将喷蜡打印后的滤纸放加热,使蜡穿透滤纸,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;
4)微藻的培养:将第一种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处,A和B面的琼脂凝结;
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有BG-11培养液的玻璃培养皿中,培养;
所述第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.8-1.5g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解;
所述第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.1-0.5g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解。
圆形的个数为6-96个,优选6、12、24、48或96个。
滤纸优选定性滤纸或定量滤纸。
步骤(4)培养的条件为:在20-35℃,光照4-8天。
本发明的优点:
1.利用纸质的培养装置对微藻进行培养,简化操作,减少所需空间,并降低成本。
2.使用少量微藻,即可进行培养条件和油脂积累条件的选择。
3.便于进行重复性实验。
4.微藻固定化培养,无需采收,单位面积产量大。
5.本发明所用技术可用于所有海洋微藻及淡水微藻等原料,只需根据不同微藻的大小,使用不同密度的凝胶进行固定。
6.本方法对环境不造成污染。
附图说明
图1为有24个圆形的培养装置图。
图2为纸质培养装置对微藻进行培养示意图。
图3为在纸质培养装置上进行微藻培养第0天和第5天的培养结果。
图4为单种盐对微藻生长的影响。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及特点更加清晰,以下结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。此处描述的具体实施例仅用于解释本发明,但并不限定本发明的保护范围。
本发明对喷蜡打印机不进行限定,所使用的喷蜡打印机包括:Xerox ColorQube8580,Xerox ColorQube 8700,Xerox ColorQube 8880或Xerox ColorQube 8900。本发明各实施例使用的是Xerox ColorQube 8700。
微藻Desmodesmus brasiliensis,2015年10购于中科院水生所藻种库。
本发明以Desmodesmus brasiliensis作为微藻的例子,但这一微藻并不对本发明进行限定,实验证明,使用其它的微藻也可以用本发明的装置进行培养。
实施例1
一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,见图1,图2,包括如下步骤:
1)在电脑上设计培养装置图形,培养装置图形为中间有24个圆形1分布的矩形,圆形的直径为5.0mm;
2)使用喷蜡打印机,按照步骤1)的设计,向定性滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分2;
3)将喷蜡打印后的滤纸放在加热盘中,在140℃加热3分钟,使蜡穿透滤纸为疏水区域,圆形处为亲水区域,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;
4)微藻(Desmodesmus brasiliensis)的培养:将第一种琼脂水溶液20μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液(在BG-11培养液中培育的微藻液(OD 4.2)与第二种琼脂水溶液按体积比1:4的比例混合)取10μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处;
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有10mL BG-11培养液的90mm玻璃培养皿中,在25℃,光照强度2000lx,光照5天培养,对微藻进行采收(取出24个圆形的纸质培养装置进行干燥),得到的OD大于8.0,见图3。
第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取1.0g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解;
第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.3g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解。
该微藻密度很高,均附着在琼脂凝胶中,无需离心或絮凝等方式进行微藻采收。在节省采收成本的同时,防止使用絮凝剂对水体造成的污染。同时,由于微藻只存在于凝胶中,因此该培养液可重复使用。
培养装置图形中的每一个圆形相当于传统锥形瓶培养的一个锥形瓶;一个24个圆形的纸质培养装置,就相当于24个锥形瓶。因此本发明的方法可以大大节省培养空间和材料消耗。
实施例2
一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,包括如下步骤:
1)在电脑上设计培养装置图形,培养装置图形为中间有6个圆形分布的矩形;圆形的直径为7.8mm;
2)使用喷蜡打印机,按照步骤1)的设计,向定性滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分;
3)将喷蜡打印后的滤纸放在加热盘中,在120℃加热5分钟,使蜡穿透滤纸为疏水区域,圆形处为亲水区域,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;
4)微藻(Desmodesmus brasiliensis)的培养:将第一种琼脂水溶液15μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液(在BG-11培养液中培育的微藻液(OD 4.2)与第二种琼脂水溶液按体积比1:4的比例混合)取15μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处;
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有10mL BG-11培养液的90mm玻璃培养皿中,在20℃,光照强度2000lx,光照8天培养,对微藻进行采收(取出6个圆形的纸质培养装置进行干燥),得到的OD大于8.0。
第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.8g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解;
第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.1g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解。
实施例3
一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,包括如下步骤:
1)在电脑上设计培养装置图形,培养装置图形为中间有96个圆形分布的矩形;圆形的直径为5.0mm;
2)使用喷蜡打印机,按照步骤1)的设计,向定量滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分;
3)将喷蜡打印后的滤纸放在加热盘中,在150℃加热0.5分钟,使蜡穿透滤纸为疏水区域,圆形处为亲水区域,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;
4)微藻(Desmodesmus brasiliensis)的培养:将第一种琼脂水溶液15μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液(在BG-11培养液中培育的微藻液(OD 4.2)与第二种琼脂水溶液按体积比1:4的比例混合)取15μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处;
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有10mL BG-11培养液的90mm玻璃培养皿中,在35℃,光照强度2000lx,光照4天培养,对微藻进行采收(取出96个圆形的纸质培养装置进行干燥),得到的OD大于8.0。
第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取1.5g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解;
第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.5g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解。
实施例4
单盐浓度实验
1)、2)、3)同实施例1步骤1)、2)、3);
4)微藻(Desmodesmus brasiliensis)的培养:将第一种琼脂水溶液20μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将在BG-11培养液中培育的微藻液进行离心,除去培养液,将微藻重悬在超纯水中,得到OD 4.0微藻液,将所述微藻液和第二种琼脂水溶液按体积比1:4的比例混合,取10μL滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处,随后在已凝结的微藻胶体上分别滴加一种盐水溶液,滴加的体积均为4μL,
盐溶液:
阳性对照:上述5种盐,各自浓度同上。
阴性对照:水。
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有10mL BG-11超纯水的90mm玻璃培养皿中,在25℃,光照强度2000lx,光照5天培养;对微藻进行采收(取出纸质培养装置进行干燥),得到的OD大于8.0。
第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取1.0g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解;
第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.3g琼脂加水至100mL,混匀,加热溶解。
微藻培养结果如图4所示,三个主要营养物质,P源、N源和C源对比,加入NaNO3的微藻生长最快,因此N源是该微藻生长的必须营养;加入Na2CO3的微藻在前期生长较快,后期减慢,可能由于C源的消耗较快;单一的P源加入对微藻的生长没有促进作用。两种微量元素Ca和Mg对比,加入CaCl2的微藻,其生长速度慢于阴性对照,可能由于单一Ca离子过多对该种微藻的生长有所抑制,或促进油脂积累;加入MgSO4·7H2O的微藻的生长速度也慢于阴性对照,可能由于Mg的加入导致叶绿素的累积,从而抑制了微藻的生长。阳性对照加入了5种盐,生长速度最快。
实验证明,各实施例微藻和第二种琼脂水溶液的体积比也可以是选1:5、1:6或1:7等等。
Claims (4)
1.一种基于纸质培养装置的微藻培养方法,其特征是包括如下步骤:
1)设计培养装置图形,培养装置图形为中间有圆形(1)分布的矩形;
2)使用喷蜡打印机,按照步骤1)的设计,向滤纸上喷蜡打印,打印的蜡是位于矩形除圆形处以外的部分(2);
3)将喷蜡打印后的滤纸加热,使蜡穿透滤纸,得纸质培养装置,将滤纸的喷蜡打印的一面称为A面,另一面称为B面;
4)微藻的培养:将第一种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置B面的圆形处;将加入了微藻的第二种琼脂水溶液滴在步骤3)获得的纸质培养装置A面的圆形处;
5)将步骤4)获得的装置B面浸于含有 BG-11培养液的玻璃培养皿中,培养;
所述第一种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.8-1.5 g琼脂加水至100 mL,混匀,加热溶解;
所述第二种琼脂水溶液用下述方法制成:取0.1-0.5 g琼脂加水至100 mL,混匀,加热溶解。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述圆形的个数为6-96个。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述滤纸为定性滤纸或定量滤纸。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是步骤5)培养的条件为:在20-35℃,光照4-8天。
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