CN113122455B - 一种开放式培养及生产微藻油脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开放式培养及生产微藻油脂的方法，在开放式光生物反应器中加入栅藻HY‑D3种子液和微藻培养基，进行光暗交替培养，光反应时通入含CO2气体，暗反应时通入含SO2气体，交替培养一段时间后降低光照强度，不再通入含SO2气体，培养至稳定期，收获微藻细胞。本发明方法可以解决微藻开放式培养中杂菌污染问题，而且提高了油脂收获量。
Description
技术领域
本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及一种防治敌害生物污染的开放式培养及生产微藻油脂的方法。
技术背景
微藻富含蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸等营养成分（如螺旋藻），可用于食品、医药和能源方面；可以大量积累脂肪酸，有些微藻脂肪酸含量可占干重的30%-60%。利用培养微藻来积累油脂资源，已经成为目前利用太阳能开发可再生资源最热门的研究领域，不仅具有强大的市场潜力，而且具有非凡的社会价值。
目前，微藻培养方式有封闭式和开放式两种。封闭式是指采用不同结构的封闭式反应器，如气升式、搅拌式、管式等，生产成本较高，可用于生产高附加值产物或作为开放式培养的种子罐。开放式是指采用开放池培养装置，如跑道池、圆形浅池，它具有技术简单、投资低廉的优点，因此近年来备受研究者的关注。但是，开放式培养容易受到丝状真菌、轮虫、原生动物等敌害生物污染，这些敌害生物在藻类培养液中生长、繁殖。当这些敌害生物数量达到一定的密度时，即对培养藻类的生长繁殖造成影响，被污染后的藻液轻者不利于再扩大培养，重者会导致培养的失败。因此，如何有效地防止敌害生物的污染是微藻规模化培养的一个关键问题。
近年来，关于微藻病虫害等敌害生物防治方法已有许多人做了研究，这方面也有一些报道。传统的方法第一是采用物理方法如过滤或者酸化的方法杀灭和消除藻类中的敌害生物。其二是通过化学的方法来治理微藻开放式培养中的敌害生物污染。其三是采用生物防治的方法来治理微藻开放式培养中的敌害生物污染。其四是采用添加植物提取物的方法来治理微藻开放式培养中的病虫害。
CN103773690A公开了一种开放式培养微藻的方法，微藻培养采用常规培养方法和条件，在微藻培养初始时，直接在微藻培养基中添加植物提取物，植物提取物为印楝提取物、川楝提取物和苦皮藤提取物中的一种或几种，添加量为5-80mg/L。该方法可以解决微藻开放式培养中敌害生物污染问题，有效防治开放式培养的杂菌和病虫害污染，并且对后续传代培养不会产生抗药性的优点。但是，该方法需要专门制备特定配方的植物提取物，提高了培养成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种开放式培养及生产微藻油脂的方法。本发明方法可以解决微藻开放式培养中杂菌污染问题，而且提高了油脂收获量。
本发明提供的开放式培养微藻的方法，包括如下内容：
在开放式光生物反应器中加入栅藻（Scenedesmus acutus）HY-D3种子液和微藻培养基，进行光暗交替培养，光反应时通入含CO2气体，暗反应时通入含SO2气体，交替培养一段时间后降低光照强度，不再通入含SO2气体，培养至稳定期，收获微藻细胞。
本发明中，所述的栅藻（Scenedesmus acutus）HY-D3已经于2018年2月5日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏编号为CGMCC No. 15298，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
本发明中，所述的栅藻HY-D3种子液的制备方法为：将栅藻HY-D3接种至微藻培养基，在pH值7～9，温度为20～30℃，光照周期24h，光暗时间比为14:10，光照强度为2000～20000Lux条件下，振荡培养至对数生长期，制得栅藻HY-D3种子液。
本发明中，所述的微藻培养基采用本领域技术人员熟知的BG11、SE、BBM等培养微藻的液体培养基。
本发明中，所述的光生物反应器中加入的栅藻HY-D3种子液与微藻培养基的体积比为1:20～1:5。
本发明中，所述的光暗交替培养，光暗周期为24h，光暗时间比为14:10～10:14，光照强度为2000～20000Lux，培养温度为15～35℃。
本发明中，所述的含CO2气体，其中CO2体积含量为5%～45%，优选为5%～20%。
本发明中，所述的含SO2气体，其中SO2的体积含量为0.04%～0.06%。含SO2气体可以是烟气，来源于S-zorb再生尾气、硫磺回收装置焚烧尾气、催化裂化再生尾气等中的至少一种。
本发明中，所述的光暗交替2-5次后降低光照强度，在原光照基础上降低20%-50%，培养至生长稳定期结束。
本发明中，培养完成后，通过离心、沉降等方式收获微藻细胞，测定细胞干重和油脂含量。细胞干重可达到12g/L以上，油脂含量可达到细胞干重的45%以上。
本发明方法的有益效果是：
本发明方法解决了微藻开放式培养中杂菌污染防治问题，并且对微藻本身的生长无毒害作用，而且有助于微藻油脂的积累。本发明方法还具有操作简单，原料易得，成本低等优点，适用于规模化培养，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明中，气体中CO2、SO2浓度采用烟气分析仪检测。
本发明所述栅藻HY-D3是发明人分离筛选出的新藻种，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所；保藏编号：CGMCC No. 15298；保藏日期：2018年2月5日。
本发明采用BG11培养基，培养基配方如表1和表2所示。
表1 BG11培养基
*表2 表1中A5+Co solution的组成
首先按照表1和表2制备BG11液体培养基，将培养栅藻HY-D3、栅藻MH-04、栅藻HCS-02、单针藻SS-B1的培养基的pH调节为8.0，分别接种于上述培养基中。在恒温光照摇床中培养，培养温度为25℃，光照周期为24h，光暗时间比为14:10，光照强度为5000Lux，120rpm振荡培养至对数生长期，获得栅藻HY-D3种子液、栅藻MH-04种子液、栅藻HCS-02种子液、单针藻SS-B1种子液，将上述种子液在15℃弱光下保存备用。
实施例1
（1）在20L开放式光生物反应器中，加入栅藻HY-D3种子液和微藻培养基，种子液的加入量为800mL，微藻培养基初始pH值调节为8，加入量为8L，进行光暗交替培养，光暗周期为24h，，光暗时间比为14:10，光照强度为5000Lux，培养温度为20℃，光反应通入含CO2气体中CO2体积含量为10%，暗反应通入含SO2气体中SO2体积含量为0.05%，来源于S-zorb再生尾气。
（2）培养3天后，在原光照基础上降低光照强度至3000Lux，，培养5天后进入生长稳定期，结束培养，检测杂菌数低于2×103（个/mL）。离心收获微藻细胞，测定细胞干重和油脂含量。在-60℃条件下真空冷冻干燥至恒重后测量藻粉干重，计算生物质产量，并采用正己烷:乙酸乙酯法测得总脂含量。细胞干重可达到12.8g/L，油脂含量为细胞干重的46.1%。
实施例2
同实施例1，不同在于：种子液的加入量为800mL，微藻培养基的加入量为4L，CO2体积含量为10%，SO2的体积含量为0.06%。培养结束经检测后，杂菌数低于1.1×103（个/mL），细胞干重可达到13.2g/L，油脂含量为细胞干重的47.3%。
实施例3
同实施例1，不同在于：种子液的加入量为400mL，微藻培养基的加入量为8L，接种量为1:20，CO2体积含量为25%，SO2的体积含量为0.04%。培养结束经检测后，杂菌数低于2.5×103（个/mL），细胞干重可达到12.2g/L，油脂含量为细胞干重的45.6%。
实施例4
同实施例1，不同在于：光暗时间比为10:14，光照强度为10000Lux，光暗交替培养3次后降低光照强度，在原光照基础上降低50%。培养结束经检测后，杂菌数低于1.5×103（个/mL），细胞干重可达到13.1g/L，油脂含量为细胞干重的46.0%。
实施例5
同实施例1，不同在于：光暗时间比为12:12，光照强度为8000Lux，光暗交替培养3次后降低光照强度，在原光照基础上降低20%。培养结束经检测后，杂菌数低于1.8×103（个/mL），细胞干重可达到12.9g/L，油脂含量为细胞干重的47.1%。
比较例1
同实施例1，不同在于：光反应和暗反应都通入含CO2气体，暗反应不通入含SO2气体。培养结束经检测后，杂菌数高于6×107（个/mL），细胞干重可达到8.3g/L，油脂含量为细胞干重的38.1%。
比较例2
同实施例1，不同在于：采用栅藻MH-04、单针藻SS-B1代替栅藻HY-D3。培养结束经检测后，杂菌数高于2.3×105（个/mL），细胞干重可达到10.2g/L，油脂含量为细胞干重的42.1%。
比较例3
同实施例1，不同在于：采用栅藻HCS-02代替栅藻HY-D3。培养结束经检测后，杂菌数高于2.6×107（个/mL），细胞干重可达到3.5g/L，油脂含量为细胞干重的22.1%。
Claims (7)
1.一种开放式培养及生产微藻油脂的方法，其特征在于包括如下内容：在开放式光生物反应器中加入栅藻（Scenedesmus acutus）HY-D3种子液和微藻培养基，进行光暗交替培养，光反应时通入含CO2气体，暗反应时通入含SO2气体，交替培养一段时间后降低光照强度，不再通入含SO2气体，培养至稳定期，收获微藻细胞；所述的栅藻（Scenedesmus acutus）HY-D3的保藏编号为CGMCC No. 15298；所述的光暗交替培养，光暗周期为24h，光暗时间比为14:10～10:14，光照强度为2000～20000Lux，培养温度为15～35℃；所述的含CO2气体，其中CO2体积含量为5%～45%；所述的含SO2气体，其中SO2的体积含量为0.04%～0.06%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的栅藻HY-D3种子液的制备方法为：将栅藻HY-D3接种至微藻培养基，在pH值7～9，温度为20～30℃，光照周期24h，光暗时间比为14:10，光照强度为2000～20000Lux条件下，振荡培养至对数生长期，制得栅藻HY-D3种子液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的微藻培养基采用BG11、SE、BBM培养微藻的液体培养基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的光生物反应器中加入的栅藻HY-D3种子液与微藻培养基的体积比为1:20～1:5。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含CO2气体，其中CO2体积含量为5%～20%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含SO2气体是烟气，来源于S-zorb再生尾气、硫磺回收装置焚烧尾气、催化裂化再生尾气中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的光暗交替2-5次后降低光照强度，在原光照基础上降低20%-50%。
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| WO2004110153A1 (de) * | 2003-06-17 | 2004-12-23 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Mittel gegen mikroorganismen enthaltend patchouliöl, patchoulialkohol und/oder dessen derivate |
| CN109880856A (zh) * | 2017-12-06 | 2019-06-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种开放式生产微藻油脂的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 利用烟道气培养微藻的机制与应用;杜奎等;《生物技术通报》;20151231;第31卷(第2期);摘要、第5页左栏第1段 * |
Also Published As
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