CN109504716A - 一种促进斜生栅藻产油的培养方法 - Google Patents

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李明
安梅
吴海明
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    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436—Fatty acid esters
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Abstract

本发明提供了一种促进斜生栅藻产油的培养方法，每隔24h向斜生栅藻藻液中投加一次氮源；所述氮源为尿素溶液；每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L；所述藻液的培养基为无氮培养基。本发明采用“少量多次”的方法向藻液中投加氮源，在氮源刚投加进去时，藻细胞处于充足的氮源当中，此时藻细胞能够进行快速的生长，随着藻细胞的生长，氮源逐渐消耗，在缺氮条件下藻细胞开始进行油脂积累，本发明通过“少量多次”投加氮源使斜生栅藻不断的进行生长‑积累油脂的过程，从而有效提高斜生栅藻的生物量和产油量。

Description

一种促进斜生栅藻产油的培养方法
技术领域
本发明涉及生物能源技术领域，特别涉及一种促进斜生栅藻产油的培养方法。
背景技术
随着全球运输和工业的飞速发展，能源的消耗迅速增加并逐步发展成为能源危机，生物柴油是解决全球能源危机的重要途径。以玉米、大豆等粮食作物作为原料的第一代生物柴油技术，因危及到粮食安全而备受争议。以秸秆、枯草等非粮食作物作为原料的第二代生物柴油技术，也因为原料供应不稳定、运输成本高、生产规模难扩大等问题难以广泛推广应用。微藻因含油量高、生长速度快，单位面积微藻的油脂产量比传统作物高15～20倍。因此，微藻被认为是第三代生物柴油的理想原料。
高成本是制约微藻生物柴油产业化的最大瓶颈，要突破这一瓶颈，需要通过新的培养工艺实现。培养出高生长速率和高油脂含量的微藻用于降低微藻柴油生产的成本是微藻生物柴油产业的重要工作。为获得高油脂的微藻，有研究提出利用“两步培养法”培养微藻，两步培养法为首先在氮源充足的培养条件下提高藻的生物量，当藻细胞生长到对数生长末期时，收获藻细胞并转入氮缺失的培养基中进行培养，以提高藻的油脂含量。但是，在这种方法在藻细胞转移过程中需要进行藻水分离，而这会增加成本，因此大规模生产生物柴油成本依然过高。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种促进斜生栅藻产油的培养方法。本发明提供的方法步骤简单，成本低，无需进行藻水分离，且斜生栅藻的生物量和产油量高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种促进斜生栅藻产油的培养方法，每隔24h向斜生栅藻藻液中投加一次氮源；所述氮源为尿素溶液；每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L；所述藻液的培养基为无氮培养基。
优选的，所述斜生栅藻的初始接种密度为5×104～10×104cell mL-1。
优选的，所述尿素溶液的浓度为0.21～4.29mg/L。
优选的，所述无氮培养基为M-11无氮培养基。
优选的，所述斜生栅藻的培养条件为：光照为50～70μmol photons m-2s-1，温度为20～25℃，光暗比为12：12。
本发明提供了一种促进斜生栅藻产油的培养方法，每隔24h向斜生栅藻藻液中投加一次氮源；所述氮源为尿素溶液；每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L；所述藻液的培养基为无氮培养基。本发明采用“少量多次”的方法向藻液中投加氮源，在氮源刚投加进去时，藻细胞处于充足的氮源当中，此时藻细胞能够进行快速的生长，随着藻细胞的生长，氮源逐渐消耗，在缺氮条件下藻细胞开始进行油脂积累，本发明通过“少量多次”投加氮源使斜生栅藻不断的进行生长-积累油脂的过程，从而有效提高斜生栅藻的生物量和产油量。实施例结果表明，以本发明提供的方法培养斜生栅藻20天，斜生栅藻的生物量可以达到1.7×107cells mL-1，产油量可以达到242.4mg L-1，显著高于“两步培养法”。
具体实施方式
本发明提供了一种促进斜生栅藻产油的培养方法，每隔24h向斜生栅藻藻液中投加一次氮源；所述氮源为尿素溶液；每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L；所述藻液的培养基为无氮培养基。
在本发明中，所述尿素溶液的浓度优选为0.21～4.29mg/L，更优选为4.29mg/L；每次投加氮源后控制藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L。
在本发明的具体实施例中，每次投加的尿素溶液和所述藻液的体积比优选为0.5mL：150mL，本发明优选根据尿素溶液和所述藻液的体积比计算出藻液达到所述初始氮浓度时所需的氮源量，再以此配制成对应浓度的尿素溶液进行投加，根据准确的计算值加入氮源，即认为藻液中的初始氮浓度符合要求；本发明通过控制尿素溶液浓度和投加量，控制每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L，通过“少量多次”投加，可以有效提高斜生栅藻的生长量和产油量。
在本发明中，所述斜生栅藻的初始接种密度优选为5×104～10×104cell mL-1，更优选为10×104cell mL-1。
在本发明中，所述无氮培养基优选为M-11无氮培养基，所述M-11无氮培养基与普通的全营养型M-11培养基相比，仅不包括氮源，其他营养成分相同。
在本发明，所述斜生栅藻的培养条件优选为：光照为50～70μmol photons m-2s-1，温度为20～25℃，光暗比为12：12；本发明优选在恒温培养箱中进行培养。
下面结合实施例对本发明提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例分别以NaNO3、NH4Cl和CH4N2O(尿素)作为氮源(都配制为溶液)，每种氮源投加后藻液中的初始氮源浓度分别设置四个水平，分别为0.1mg L-1，0.5mg L-1，1mg L-1和2mg L-1，每个水平设置三组平行实验。
斜生栅藻以10×104cells mL-1的密度接种到150mL(容器为250mL锥形瓶)的无氮M-11培养基(K2HPO310mg L-1，MgSO475mg L-1，CaCl240mg L-1，Na2CO320mg L-1，ferriccitrate 6mg L-1，Na2EDTA 1mg L-1，pH 8.0)中，在温度为25℃，光照强度为50μmolphotonsm-2s-1，光暗比为12：12的恒温培养箱中培养，每天的同一时间(即每隔24h)向藻液中添加一次氮源，每天手动摇动三次以避免藻体细胞黏在瓶壁上，培养20天后检测斜生栅藻的生物量和产油量，将结果列于表1中。
表1培养20天后斜生栅藻的生物量和产油量
根据表1可以看出，以尿素为氮源，投加后初始氮浓度为2mg L-1的实验组的产油量和生物量明显高于其他实验组。说明本发明提供的方法可以有效促进斜生栅藻的生长和产油。
对比例1
以全营养M-11培养基(NaNO3 100mg L-1，K2HPO310mg L-1，MgSO4 75mg L-1，CaCl240mg L-1，Na2CO320mg L-1，ferric citrate 6mg L-1，Na2EDTA 1mg L-1，pH 8.0)对斜生栅藻进行培养，接种密度和培养条件和实施例1一致，培养过程中无需额外添加氮源，培养20天，检测斜生栅藻的生物量和产油量。
结果显示培养20天后，斜生栅藻的生物量为1.0×107cells mL-1，产油量为87.9mgL-1。
对比例2
采用两步培养法对斜生栅藻进行培养，步骤如下：
以全营养M-11培养基(NaNO3 100mg L-1，K2HPO310mg L-1，MgSO4 75mg L-1，CaCl240mg L-1，Na2CO320mg L-1，ferric citrate 6mg L-1，Na2EDTA 1mg L-1，pH 8.0)对斜生栅藻进行培养，接种密度和培养条件和实施例1一致，当藻细胞生长到对数期时，收获藻细胞并转入无氮的M-11培养基中继续培养，共培养20天，检测斜生栅藻的生物量和产油量。
结果显示培养20天后，斜生栅藻的生物量为6.3×106cells mL-1，产油量为91.8mgL-1。
根据实施例1和对比例1～2可以看出，使用本发明提供的培养方法进行培养，斜生栅藻的产油量和生物量均高于“全M-11培养基培养法”和“两步培养法”。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种促进斜生栅藻产油的培养方法，其特征在于，每隔24h向斜生栅藻藻液中投加一次氮源；所述氮源为尿素溶液；每次投加氮源后藻液中的初始氮浓度为2.0mg/L；所述藻液的培养基为无氮培养基。
2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述斜生栅藻的初始接种密度为5×104～10×104cell mL-1。
3.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述尿素溶液的浓度为0.21～4.29mg/L。
4.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述无氮培养基为M-11无氮培养基。
5.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述斜生栅藻的培养条件为：光照为50～70μmol photons m-2s-1，温度为20～25℃，光暗比为12：12。
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