CN102191179A

CN102191179A - 一种海洋产油微藻的培养方法

Info

Publication number: CN102191179A
Application number: CN 201110104351
Authority: CN
Inventors: 郭荣波; 蒋礼玲; 罗生军; 杨智满; 范晓蕾
Original assignee: Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Current assignee: Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2011-09-21

Abstract

一种海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，用生活污水提供营养盐、高浓度二氧化碳提供碳源，培养海洋微藻以提高海洋微藻的生物质产量，并通过微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。本发明降低了富油海洋微藻的培养成本，简化了诱导微藻油脂积累的过程，有利于富油海洋微藻大规模培养的产业化。

Description

一种海洋产油微藻的培养方法

技术领域

本发明涉及微藻培养技术，尤其涉及一种海洋产油微藻的高密度培养方法，可广泛用于富油海洋微藻生物质的生产。

背景技术

微藻是一个太阳光驱动的细胞工厂，通过高效的光合作用吸收CO₂，将光能转化为脂肪或淀粉等化合物的化学能，并放出O₂。利用微藻生物质生产生物柴油，能有效解决生物燃料产业的原料瓶颈，为生物能源产业的健康、稳定、持续发展提供了新的发展道路。微藻是光合自养的水生生物，微藻养殖需要大量的水，如果用跑道池培养微藻的话，每年每公顷(ha)需要1.1～1.3×10⁷升的水。地球上的海洋面积占到地球面积的71％，海水是一种“取之不尽、用之不竭”的资源。因此，海洋微藻由于可在海水中生长繁殖，具有不与粮争地、不与人争水的优点，在微藻生物柴油产业的发展中具有很重要的地位。然而，海水中的氮磷等营养元素含量较低，因此单独利用海水培养海洋微藻时，存在生长缓慢，生物量低等问题，然而人工添加营养盐将增加微藻培养成本。此外，海水中的碳远远不能满足微藻高生长速率和生物质产率所需的碳水平，在微藻大规模培养过程中，如果能够利用工业排放的高浓度CO₂为微藻提供碳源，不仅能为微藻生长提供足够的碳源，而且可减少温室气体的排放。

目前为止，海洋微藻培养密度低、成本高的普遍问题并没有得到很好解决；另外，目前普通采用“两步法”缺氮诱导微藻积累大量油脂，该方法需要在微藻积累一定生物量经离心收集后，将微藻重新悬浮在缺氮培养基中诱导产油，增加了额外的能量输入，提高了富油微藻的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋产油微藻的培养方法。以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的海洋产油微藻的培养方法，是用生活污水提供营养盐、高浓度二氧化碳提供碳源，培养海洋微藻以提高海洋微藻的生物质产量，并通过微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，生活污水占海水的体积比例为10～100％。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，高浓度二氧化碳气中CO₂的含量为5％～100％。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，微藻培养的条件为：培养温度为23～27℃、连续光照和通气，光照强度为60～100μmol m^-2s^-1、通气速率为0.1～0.3L/min。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，高光油脂诱导的光强为：150～300μmol m^-2s^-1。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，用作提供营养盐的生活污水是对经过二级处理的生活污水再进行预处理，过滤掉污水中的大颗粒杂质后，加入10～100μl/L次氯酸钠溶液消毒处理12～48小时。

所述的海洋产油微藻的培养方法中，所用海洋微藻为微拟球藻。

与现有技术相比较，本发明具有以下优势：

1)利用生活污水代替海水培养基中的营养盐，降低了海洋微藻的培养成本，提高了海洋微藻的生物量。添加生活污水后海洋微藻的生物量是常规培养基的1.1～1.6倍；

2)补充的高浓度二氧化碳气为海洋微藻提供碳源，促进了海洋微藻生物质的积累，其积累的生物量是补充空气条件下的1.9～3.2倍，为微藻吸收利用工业烟道气中的CO₂积累生物质奠定了基础，对节能减排、保护环境具有重要的意义；

3)通过将海洋微藻直接暴露在高光强条件下明显提高了海洋微藻油脂产率，简化了诱导微藻油脂积累的过程，便于实施，且成本低，适合于大规模生产富油海洋微藻生物质，为海洋微藻油脂的诱导提供了一条比“两步法”简单、节能、高效的方法。高光诱导后油脂含量得到显著提高，油脂含量是诱导前的1.1～2.1倍。

附图说明

图1为不同比例生活污水中海洋微藻的生长曲线(以微拟球藻为例)。

图2为相同比例生活污水为培养基补充空气和高浓度二氧化碳培养时海洋微藻的生长曲线(以微拟球藻为例)。

图3为补充高浓度二氧化碳条件下高光诱导与常规培养条件下海洋微藻胞内油脂含量变化(以微拟球藻为例)。

具体实施方式

本发明利用生活污水替代营养盐、补充高浓度CO₂提供碳源以加快海洋微藻的生长，并通过直接暴露于高光强条件下提高微藻胞内油脂含量，降低了富油海洋微藻的培养成本，简化了诱导微藻油脂积累的过程，有利于富油海洋微藻大规模培养的产业化。

本发明的技术方案如下：

1)生活污水比例的优化：将经过二级处理并过滤的生活污水按10～100％的体积比例添加到天然海水后，用新鲜的海洋微藻藻种接种，在光照条件下静置培养；

2)利用生活污水和高浓度二氧化碳气进行海洋微藻的培养：以上述比例的生活污水和海水混合后加入光生物反应器中，并加入海洋微藻藻种，通入高浓度二氧化碳(其中CO₂浓度为5～100％)进行培养，培养6～8天直至微藻细胞生长进入对数生长中后期。培养温度为23～27℃、光照强度为60～100μmol m^-2s^-1、通气速率为0.1～0.3L/min、24h连续光照和通气；

3)高光诱导油脂积累：在补充二氧化碳气条件下，将上述微藻藻液暴露于150～300μmol m^-2s^-1光强条件下，诱导微藻细胞内的油脂积累。

以下结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1

步骤一：生活污水比例的优化。以天然海水为基础，分别添加体积为10％、30％、50％、80％和100％经二级处理并过滤的生活污水后，用新鲜的微拟球藻接种，并以常规f/2培养基作为对照。在温度25℃、光照强度为70μmolm^-2s^-1的条件下静置培养6天。参照图1，经多次试验结果表明，较合适的生活污水比例为30％～50％，在该范围内微拟球藻积累的生物量是对照培养基的1.2～1.6倍。

步骤二：利用生活污水和高浓度二氧化碳进行微拟球藻的培养。在天然海水中添加50％的生活污水作为培养基，加入新鲜的微拟球藻藻种，24h后通入15％CO₂进行培养，直至微拟球藻细胞生长进入对数生长中后期，对照组充空气培养。培养温度为25℃、光照强度为70μmol m^-2s^-1、通气速率为0.1L/min、24h连续光照和通气。如图2，经多次试验结果表明，一般培养4～8天后微拟球藻细胞生长进入对数生长中后期，且微拟球藻积累的生物量是充空气培养时的2.1～3.2倍。

步骤三：高光诱导油脂积累。将上述进入对数生长中后期的微拟球藻藻液暴露于150μmol m^-2s^-1光强条件下，并继续以0.1L/min的流速通入15％CO₂，诱导微藻细胞内的油脂积累，对照组培养光强不变，即低光培养。如图3，经多次实验结果表明，微拟球藻在高光条件下的油脂含量是诱导前的1.1～1.9倍。

Claims

1.一种海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，用生活污水提供营养盐、二氧化碳提供碳源，培养海洋微藻以提高海洋微藻的生物质产量，并通过微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。

2.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，生活污水添加量占海水的体积比例为10～100％。

3.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，二氧化碳气中CO₂的含量为5％～100％。

4.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，微藻培养的条件为：培养温度为23～27℃、连续光照和通气，光照强度为60～100μmol m^-2s^-1、通气速率为0.1～0.3L/min。

5.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，高光油脂诱导的光强为：150～300μmol m^-2s^-1。

6.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，用作提供营养盐的生活污水是对经过二级处理的生活污水再进行预处理，过滤掉污水中的大颗粒杂质后，加入10～100μl/L次氯酸钠溶液消毒处理12～48小时。

7.权利要求1所述的海洋产油微藻的培养方法，其特征在于，所用海洋微藻为微拟球藻。