CN115895902B - 一株易于沉降分离的耐高温小球藻及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一株易于沉降分离的耐高温小球藻及其应用，命名为索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3的藻株已于2022年7月15日在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC M 20221125，可自养生长或利用葡萄糖等有机碳源进行异养和兼养生长能耐受较高的温度，在高温培养条件下，细胞具有良好的沉降性能，在短时间内几乎可以沉降完全；易于细胞的分离采收，既可以作为优良藻种进行培养用于藻类相关产品的生产，也可以利用其优良的生长和沉降性能用于废水处理。该藻种可以提高生产效率或废水处理效果，同时，显著解决微藻分离采收过程面临的高能耗、高成本等问题，具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体地，本发明涉及一株易于沉降分离的耐高温小球藻及其应用。
背景技术
微藻是一类单细胞或多细胞、形态微小的藻类的总称，它们可利用光能通过光合作用将无机碳转化为有机物，积累大量的蛋白质、油脂、碳水化合物及其他生物活性物质，在食品、饵料/饲料、保健品、药物生产以及废水废气处理等多个领域均有较好的应用前景。
优良的藻种是生产任何藻类相关产品及其应用的基础，在已发现的五万多种微藻中，已被商业化利用的藻种十分有限，当前，我国大规模养殖的主要微藻品种有螺旋藻、小球藻、雨生红球藻、杜氏盐藻、裸藻等。现有的微藻生产大多采用基于光合作用的自养培养模式，自养培养过程中细胞生长缓慢，培养周期长，且最终细胞密度较低。利用有机碳源进行异养或兼养培养可显著提高细胞的生长速率，并能实现微藻的高密度培养，但当前，能够异养生长的藻种十分有限。另外，温度对微藻的生长和代谢具有显著影响，微藻生长的最适温度通常在25～30℃，但是在热带或亚热带的户外培养过程中，培养液的温度可达40℃以上，多数藻株难以耐受高温，因此大大限制了微藻的生产。另外，研究表明高温还可以促进微藻对碳源等营养物质的利用速率，因此，在高温条件下培养有利于促进微藻的生长速率，同时，对于提高微藻废水处理过程的处理效率，降低处理周期具有重要意义。因此，选育能够在不同营养模式下生长的耐高温藻株，对于提高微藻的产能和在废水废气处理过程的效率具有显著的促进作用。
另外，微藻的采收是微藻生产的重要环节之一，由于多数藻细胞形态微小，且细胞表面通常呈负电性导致细胞之间相互排斥，在培养液中形成均匀的分散体系，导致微藻的采收过程能耗和成本较高。当前，仍然缺少一种高效、经济的微藻采收方法。因此，如果能够选育出可方便简单分离的藻种，对于降低微藻分离采收过程的成本具有重要意义。
发明内容
针对现有微藻培养过程中优良藻种有限以及微藻的分离采收困难等问题，本发明的目的是提供一株具有优良生长性能同时易于沉降分离的耐高温小球藻。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明从自然水体中分离(水样采集于扬州市荷花池公园二道河，采集时间：2021年5月)出一株易于沉降分离的耐高温小球藻，命名为索罗金小球藻(Chlorellasorokiniana)Z3的藻株已于2022年7月15日在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC M 20221125，保藏地址：湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学，邮编：430072。
本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，既可以通过光合作用进行自养生长，还可以利用有机碳源进行异养和兼养生长。优选地，异养和兼养生长的有机碳源为葡萄糖、半乳糖、果糖、麦芽糖以及富含上述有机碳源的废弃物，进一步优选葡萄糖。所述有机碳源的浓度为2～80g/L。
本发明所述索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3可以在不同的温度下生长，优选地，培养温度为5～42℃，进一步优选30～40℃。
本发明所述索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3在高温培养条件下，细胞具有良好的沉降性能，在短时间内可以实现较高的沉降效率，易于细胞的分离采收。优选地，所述利于沉降的培养温度为35～42℃，所述沉降时间为0.2～4h。
本发明所述索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3富含淀粉、蛋白质、油脂等组分，可以作为优良藻种进行培养用于藻类相关产品的生产，也可以用于多种废水处理的处理。
与现有藻种相比，本发明的创新点及先进行在于：
(1)本发明提供的一株具有优良生长性能同时易于沉降分离的耐高温小球藻同时具有自养、异养和兼养生长能力，可适用于不同类型的生产过程；
(2)本发明提供的一株具有优良生长性能同时易于沉降分离的耐高温小球藻，其最适生长温度高达40℃，生长速率较低温或中等温度培养下显著提高，既可应用于室内恒温培养，还可用于热带及亚热带地区的户外培养；
(3)本发明提供的一株具有优良生长性能同时易于沉降分离的耐高温小球藻，在高温培养下易于沉降，无需额外的物质及能量消耗，即可实现高效的细胞分离，显著降低了细胞分离采收的成本。
附图说明
图1为本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3的显微照片。
图2为本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3基于18S rRNA构建的系统进化树。
图3为本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3在不同营养模式下的生长曲线(图中P代表自养培养，M代表建议培养，H代表异养培养；自养培养使用BG-11培养基，异养和兼养培养额外添加5g/L葡萄糖)。
图4为本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3在不同温度的异养培养下的生长曲线(所用培养基为含20g/L葡萄糖的Endo培养基)。
图5为本发明所述的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3在不同温度的异养培养结束后的沉降曲线(培养条件同图4)。
具体实施方式
以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
使用含20g/L的葡萄糖的Endo培养基，在40℃条件下异养培养索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降1h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到10.3g/L，沉降率达到94％。
实施例2
使用含50g/L的半乳糖的BG-11培养基，在28℃条件下兼养培养索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降2h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到21.6g/L，沉降率达到42％。
实施例3
使用含糖量80g/L的淀粉水解糖作为碳源，以BBG作为培养基，在38℃条件下异养培养索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降0.5h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到28.3g/L，沉降率达到91％。
实施例4
使用BG-11作为培养基，在30℃条件下自养培养索罗金小球藻(Chlorellasorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降3h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到1.2g/L，沉降率达到36％。
实施例5
使用含5g/L的麦芽糖的Endo培养基，在5℃条件下兼养培养索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降4h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到3.4g/L，沉降率达到18％。
实施例6
使用含2g/L的果糖的Chu-13培养基，在42℃条件下异养培养索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3，培养结束后，在此温度下自然沉降0.2h。
处理效果测试：
细胞的最高生物量达到1.1g/L，沉降率达到99％。
实施例7
使用索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)Z3处理豆腐乳清废水，分别测试其在30℃和40℃下的处理性能。
处理效果测试：
细胞在40℃下的生长速率是30℃培养下的1.5倍，且对废水COD、总氮、总磷的去除率较30℃培养下分别提高12.3、14.2和9.7％。处理后沉降0.5h，细胞的沉降率达到93％。
从以上各实施例可以看出，提供的一株具有优良生长性能同时易于沉降分离的耐高温小球藻可在不同模式下生长，并能耐受高温，且高温培养条件下得到的细胞具有良好的沉降性能，可简单快速的分离采收。本发明为微藻相关产品的生产及其在废水废气处理等过程提供了一株优良的藻株。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (1)
1. 一株易于沉降分离的索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana) Z3，其特征在于，所述的藻株于2022年7月15日在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC M20221125。
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| 耐高温小球藻紫外诱变育种及其耐高温性质研究;夏金兰等;中南大学学报（自然科学版）(第3期);第867-873页 * |
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