CN109652318B - 一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基及其应用，属于微藻生长技术领域。该培养基命名为GAAP，该培养基以一定比例的葡萄糖和乙酸钠为有机碳源，以氨氮为氮源，基于微藻生长过程中消耗葡萄糖和氨氮致pH下降而消耗乙酸钠致pH上升的原理，通过三者被利用后引起pH的变化来稳定小球藻培养过程中的pH值，使得小球藻在此培养基中混养生长时，无需额外的pH缓冲液也可以达到稳定pH的效果。本发明的GAAP培养基与TAP培养基相比，使用GAAP培养基培养小球藻可以在更短时间内获得高浓度的藻生物量，成本也大大降低；因此，本发明提供了一种低成本的用于小球藻快速培养的培养基，具有重要的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于微藻生长技术领域，涉及了一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基及其应用。
背景技术
小球藻为绿藻门、小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类。具有分布广泛，种类多样，光合效率高的特点，是生长速度最快的微藻之一。其藻细胞富含蛋白质、藻多糖、脂肪酸、维生素等营养物质，在食品、保健、有机饲料、生物柴油等领域有着广阔的应用前景。虽然小球藻有着良好的应用前景，但目前其工业化的产品却很少，主要原因是其生产成本还是太高。如何在提高小球藻的生长速度的同时降低其培养成本是当前我们亟待解决的重要课题。
小球藻能够利用有机物进行异养生长，在光照和有机物同时存在时，还可以进行光合混养生长，其异养培养时的生长速度可以达到光合自养生长时的2～4倍，其混养培养时的生长速度可以达到自养时的3～6倍。通过小球藻的培养方式的改变，可以显著提升小球藻的生长速度，但是小球藻利用有机物异养或者混养生长时其pH变动极大，必须加入缓冲液来稳定其培养液pH，而缓冲液的加入又使得其培养成本进一步提高。微藻异养或混养培养时常用的培养基为TAP培养基，其培养基中含有2.42g/L的Tris(三羟甲基氨基甲烷)，使得其培养基价格昂贵无法应用于工业生产。因此，研究更适合小球藻生长的更加廉价的培养基，对小球藻的工业化应用有着重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中小球藻混养培养基价格昂贵的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基。该培养基命名为GAAP(Glucose-Acetate-Ammonium-Phosphate)培养基。该培养基以一定比例的葡萄糖和乙酸钠为有机碳源，以氨氮为氮源，基于微藻生长过程中消耗葡萄糖和氨氮致pH下降而消耗乙酸钠致pH上升的原理，通过三者被利用后引起pH的变化来稳定小球藻培养过程中的pH值，使得小球藻在此培养基中混养生长时，无需额外的pH缓冲液也可以达到稳定pH的效果。
本发明的另一目的在于提供上述通过稳定pH快速培养小球藻的培养基的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基，所述培养基命名为GAAP培养基，包括如下组分：
一定比例葡萄糖-乙酸钠-氨氮，0.1g/L MgSO4·7H2O，0.05g/L CaCl2·2H2O，0.288g/L K2HPO4，0.144g/L KH2PO4，1mL/L微量元素(50g/L Na2EDTA·2H2O，22g/L ZnSO4·7H2O，11.4g/L H3BO3，5g/L MnCl2·4H2O，5g/L FeSO4·7H2O，1.6g/L CoCl2·6H2O，1.6g/LCuSO4·5H2O，1.1g/L(NH4)6Mo7O24·4H2O)，pH7.0。
所述的一定比例葡萄糖-乙酸钠-氨氮，其中，葡萄糖的终浓度为0.6～0.8g/L，三者之间的质量比为(6～8)：(5～6)：(3～4)；更优选为6：5.47：3.75。
优选的，所述的氨氮为NH4Cl。
更优选的，所述的一定比例葡萄糖-乙酸钠-氨氮，其中，葡萄糖的终浓度为0.6g/L，乙酸钠的终浓度为0.547g/L，NH4Cl的终浓度为0.375g/L。
上述培养基在快速培养能利用葡萄糖和乙酸的微藻中的应用。
优选的，所述的微藻为小球藻，包括Chlorella luteorividis、Chlorellasacchrarophila、Chlorella pyrenoidosa、Chlorella vulgaris和Chlorellaprotothecoides中的至少一种，但本方法的应用不限于小球藻，适用于其它可以利用葡萄糖和乙酸的微藻。
优选的，所述的培养的方式为光照混养培养。
优选的，所述的培养的条件为28～30℃，光照强度4000～6000Lx，光暗周期为12：12h培养。
更优选的，所述的培养的条件为30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养。
优选的，所述培养基使用过程中无需调节pH。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明的GAAP培养基与TAP培养基相比，使用GAAP培养基培养小球藻可以在更短时间内获得高浓度的藻生物量，成本也大大降低；因此，本发明提供了一种低成本的用于小球藻快速培养的培养基，具有重要的应用前景。
附图说明
图1是C.luteorividis FACHB-1在TAP、GAAP培养基中生物量及pH变化。
图2是C.protothecoides FACHB-3在TAP、GAAP培养基中生物量及pH变化。
图3是C.sacchrarophila FACHB-4在TAP、GAAP培养基中生物量及pH变化。
图4是C.pyrenoidosa FACHB-5在TAP、GAAP培养基中生物量及pH变化。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
实施例中所用的培养基如下：
GAAP培养基：0.6g/L葡萄糖，0.547g/L乙酸钠，0.375g/L NH4Cl，0.1g/L MgSO4·7H2O，0.05g/L CaCl2·2H2O，0.288g/L K2HPO4，0.144g/L KH2PO4，1mL/L微量元素(50g/LNa2EDTA·2H2O，22g/L ZnSO4·7H2O，11.4g/L H3BO3，5g/L MnCl2·4H2O，5g/L FeSO4·7H2O，1.6g/L CoCl2·6H2O，1.6g/L CuSO4·5H2O，1.1g/L(NH4)6Mo7O24·4H2O)，pH7.0。
TAP培养基：TAP(Tris-Acetate-Phosphate)培养基是一种异养和混养培养微藻的常用培养基，但该培养基中含有价格较高的Tris(三羟甲基氨基甲烷)成分，pH7.0。
实施例一：
将Chlorella luteorividis FACHB-1(购买自武汉中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库)分别接种至GAAP、TAP培养基中，调节初始OD680＝0.1，30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养，每隔12h记录其生长量(OD680)与pH。测定结果如图1所示，Chlorella luteorividis FACHB-1在GAAP培养基中生长时，其pH呈现先上升后下降的趋势，而在TAP培养基中，pH则一直上升，总体而言，无pH缓冲液的GAAP培养基可以很好的把培养液pH控制在7～8.5之间，利于小球藻的快速生长。另一方面，Chlorella luteorividisFACHB-1在GAAP与TAP培养基中的最大生物量相仿(OD680＝2.4)，但Chlorellaluteorividis FACHB-1在GAAP培养基中生长速度更快。这一结果说明GAAP培养基可以更好的促进Chlorella luteorividis FACHB-1的生长。
实施例二：
将Chlorella protothecoides FACHB-3(购买自武汉中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库)分别接种至GAAP、TAP培养基中，调节初始OD680＝0.1，于30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养，每隔12h记录其生长量(OD680)与pH。测定结果如图2所示，Chlorella protothecoides FACHB-3在GAAP培养基中生长时，其pH呈现先上升后下降的趋势，而在TAP培养基中，pH则一直上升，总体而言，无pH缓冲液的GAAP培养基可以很好的把培养液pH控制在7～8.5之间，利于小球藻的快速生长。另一方面，Chlorella protothecoidesFACHB-3在GAAP与TAP培养基中的最大生物量相仿(OD680＝2.5)，但Chlorellaprotothecoides FACHB-3在GAAP培养基中生长速度更快。这一结果说明GAAP培养基可以更好的促进Chlorella protothecoides FACHB-3的生长。
实施例三：
将Chlorella sacchrarophila FACHB-4(购买自武汉中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库)分别接种至GAAP、TAP培养基中，调节初始OD680＝0.1，于30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养，每隔12h记录其生长量(OD680)与pH。测定结果如图3所示，C.sacchrarophila FACHB-4在GAAP培养基中生长时，其pH呈现先上升后下降的趋势，而在TAP培养基中，pH则一直上升，总体而言，无pH缓冲液的GAAP培养基可以很好的把培养液pH控制在7～8.5之间，利于小球藻的快速生长。另一方面，C.sacchrarophila FACHB-4在GAAP与TAP培养基中的最大生物量相仿(OD680＝2.4)，但C.sacchrarophila FACHB-4在GAAP培养基中生长速度更快，培养48h即可达到最大生物量，在TAP培养基中培养时则需要60h。这一结果说明GAAP培养基可以更好的促进C.sacchrarophila FACHB-4的生长。
实施例四：
将Chlorella pyrenoidosa FACHB-5(购买自武汉中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库)分别接种至GAAP、TAP培养基中，调节初始OD680＝0.1，于30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养，每隔12h记录其生长量(OD680)与pH。测定结果如图4所示，Chlorella pyrenoidosa FACHB-5在GAAP培养基中生长时，其pH呈现先上升后下降的趋势，而在TAP培养基中，pH则一直上升，总体而言，无pH缓冲液的GAAP培养基可以很好的把培养液pH控制在7～8.5之间，利于小球藻的快速生长。另一方面，Chlorella pyrenoidosaFACHB-5在GAAP与TAP培养基中的最大生物量相仿(OD680＝2.5)，但Chlorella pyrenoidosaFACHB-5在GAAP培养基中生长速度更快。这一结果说明GAAP培养基可以更好的促进Chlorella pyrenoidosa FACHB-5的生长。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种通过稳定pH快速培养小球藻的培养基，其特征在于，所述培养基命名为GAAP培养基，由如下组分组成：
一定比例葡萄糖-乙酸钠-NH4Cl，0.1g/L MgSO4·7H2O，0.05g/L CaCl2·2H2O，0.288g/LK2HPO4，0.144g/L KH2PO4，1mL/L微量元素，pH7.0；
所述的微量元素为50g/L Na2EDTA·2H2O，22g/L ZnSO4·7H2O，11.4g/L H3BO3，5g/LMnCl2·4H2O，5g/L FeSO4·7H2O，1.6g/L CoCl2·6H2O，1.6g/L CuSO4·5H2O，1.1g/L(NH4)6Mo7O24·4H2O；
所述的一定比例葡萄糖-乙酸钠-NH4Cl是葡萄糖-乙酸钠-NH4Cl三者之间的质量比为6：5.47：3.75，其中，葡萄糖的终浓度为0.6g/L。
2.根据权利要求1所述的通过稳定pH快速培养小球藻的培养基，其特征在于：所述的一定比例葡萄糖-乙酸钠-NH4Cl，其中，葡萄糖的终浓度为0.6g/L，乙酸钠的终浓度为0.547g/L，NH4Cl的终浓度为0.375g/L。
3.权利要求1或2所述的通过稳定pH快速培养小球藻的培养基在快速培养能利用葡萄糖和乙酸钠的微藻中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：
所述的微藻为小球藻。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：
所述的小球藻为Chlorella luteorividis、Chlorella sacchrarophila、Chlorellapyrenoidosa、Chlorella vulgaris和Chlorella protothecoides中的至少一种。
6.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：
所述的培养的方式为光照混养培养。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：
所述的培养的方式为光照混养培养。
8.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：
所述的培养的条件为28～30℃，光照强度4000～6000Lx，光暗周期为12：12h培养。
9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：
所述的培养的条件为28～30℃，光照强度4000～6000Lx，光暗周期为12：12h培养。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：
所述的培养的条件为30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养。
11.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：
所述的培养的条件为30℃，光照强度4000Lx，光暗周期为12：12h培养。
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