CN103484372A - 一种提高微藻生物质和油脂产量的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了藻类生物培养技术领域中的一种提高微藻生物质和油脂产量的培养方法。本发明通过对拟微绿球藻Nannochloropsis salina采用富营养和贫营养二阶段式培养的方法，首先将微藻培养在富营养培养基中至对数生长期，然后浓缩收集微藻并接种到不含磷或者不含微量元素的贫营养基中继续培养。本发明无需添加额外的营养降低了成本，且大大促进了微藻的生物质产量，细胞油脂含量和最终油脂产量，克服了传统的缺氮培养只增加细胞油脂含量，但最终油脂产量仍然很低的缺点。在缺磷条件下，微藻的油脂含量达到了46%，生物质和油脂产量分别提高了30%和117%。在缺微量元素条件下，微藻的油脂含量达到了40%，生物质和油脂产量分别提高了65%和133%。
Description
技术领域
本发明涉及藻类生物的培养技术，特别涉及一种提高微藻生物质和油脂产量的培养方法。
背景技术
传统化石燃料的不断消耗以及人类对能源需求的不断增长，导致了日益严重的能源危机。有研究表明，从2005年算起世界上煤、石油和天然气将大约在107年、35年和37年后耗竭。寻求一种环保的、可再生能源成为了世界各国亟需解决的一大问题。利用微藻生产生物柴油提供了一个具有巨大潜力的解决方法。微藻与其他生物对比，因其生长速度快、占地面积小、培养方式简单，并且部分藻类含有很高的油脂成分而越来越受到广泛的关注。利用微藻生产生物柴油被认为是当前唯一能够取代传统交通运输燃料的一种生物能源。因此，为了提高油脂产量和降低成本，当前正常的培养条件和培养工艺需要得到进一步的优化和改良。
正常生长条件下的微藻生长速度相对比较快，但是油脂含量却比较低。在某种特殊的条件压力下，微藻往往能够富集大量的油脂。比如，2008年《Bioresource technology》期刊上的一篇报道（99卷，11期，4717-4722页）发现，高浓度的铁离子能够诱发微藻Chlorella vulgaris产生高含量的油脂。然而这种方法需要增加培养液中铁离子的浓度，不仅增加了成本而且还会造成水体的污染。缺氮培养是当前比较常见的一种油脂富集方法，但是在这种条件下微藻的生长速度被大大地抑制了，导致最终的油脂产量并没有得到明显地提高。中国专利“用兼养和富氮-缺氮两阶段培养策略提高产油微藻生物量和油脂积累的方法”（专利号201110192159.4）提出在微藻Scenedesmus dimorphus缺氮阶段同时加入5.4g/L葡萄糖，提高了微藻生物质产量和油脂含量（达到29.62%）。尽管如此，这种方法只适合于能够兼行生长的微藻，且高浓度葡萄糖的加入增加了成本。因此，如何设计或者寻找一种低成本的、既能提高油脂含量又对生长速度影响很小的培养方法成为当前利用微藻生产生物柴油的一大问题。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种提高微藻生物质和油脂产量的培养方法，通过富营养和贫营养的二阶段式培养，提高微藻细胞油脂含量和总油脂产量。
本发明的技术方案：一种提高拟微绿球藻N.salina生物质和油脂产量的培养方法，对拟微 绿球藻N.salina进行先后二段式培养，即先富营养培养后贫营养培养。首先，将拟微绿球藻N.salina接种到正常富含营养的f/2培养基中，初始pH为8，温度24±2℃，光照79.29μmol m-2s-1，通气培养至对数生长期。富含营养的f/2培养基，每升含有：33.6g人造海盐，0.075gNaNO3，0.00565g NaH2PO4·2H2O，1ml微量元素和1ml维生素。其中，每升微量元素含有：4.16g Na2EDTA，3.15g FeCl3·6H2O，0.18g MnCl2·4H2O，10mg CoCl2·6H2O，10mgCuSO4·5H2O，22mg ZnSO4·7H2O，6mg Na2MoO4·2H2O。每升维生素含有：100mg维生素B1，0.5mg维生素B12and0.5mg维生素H。待拟微绿球藻N.salina培养至对数生长期后，将藻液离心浓缩，然后接种到贫营养的f/2培养基中，继续培养至生长稳定期。贫营养f/2培养基中，可以不含磷酸盐，也可以含磷酸盐但是不含微量元素，其余组份与正常富营养f/2培养基相同。
本发明与已有技术对比具有以下有益效果：本发明采用富营养和贫营养二阶段式培养的方法，无需添加额外的营养降低了成本，且大大促进了微藻的生物质产量，细胞油脂含量和最终油脂产量。克服了传统的缺氮培养只增加细胞油脂含量，但最终油脂产量仍然很低的缺点。在缺磷条件下，微藻的油脂含量达到了46%，生物质和油脂产量分别提高了30%和117%。在缺微量元素条件下，微藻的油脂含量达到了40%，生物质和油脂产量分别提高了65%和133%。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明的实施例中不同营养条件下拟微绿球藻（N.salina）的生长曲线。
图3为本发明的实施例中不同营养条件下拟微绿球藻（N.salina）的油脂含量。
图4为本发明的实施例中不同营养条件下拟微绿球藻（N.salina）的油脂产量。
具体实施方式
实施例1.本实施例提高拟微绿球藻（N.salina）生物质和油脂产量的培养方法具体步骤如下（工艺流程图参见图1）：
1.微藻的富营养培养：将拟微绿球藻N.salina接种到正常富含营养的f/2培养基中，初始pH为8，温度24±2℃，光照79.29μmol m-2s-1，通气培养至对数生长期。富含营养的f/2培养基，每升含有：33.6g人造海盐，0.075g NaNO3，0.00565g NaH2PO4·2H2O，1ml微量元素（T）和1ml维生素。其中，每升微量元素T含有：4.16g Na2EDTA，3.15g FeCl3·6H2O，0.18g MnCl2·4H2O，10mg CoCl2·6H2O，10mg CuSO4·5H2O，22mg ZnSO4·7H2O，6mg Na2MoO4·2H2O。每升维生素含有：100mg维生素B1，0.5mg维生素B12and0.5mg维生素H。
2.微藻的收集浓缩：待拟微绿球藻N.salina培养至对数生长期后，将藻液中速离心浓缩。
3.微藻的贫营养培养：将浓缩后的微藻接种到贫营养的f/2培养基中，继续培养3天。贫营养f/2培养基中，可以不含磷酸盐，也可以含磷酸盐但是不含微量元素T，其余组份与正常富营养f/2培养基相同。
在贫营养培养阶段时，与原始微藻培养相比，缺氮的微藻生长曲线相似，而缺磷和缺微量元素的微藻生物质都有很大的提高，最后分别增加了30%和65%（图2）。在油脂含量方面，缺氮、缺磷和缺微量元素的微藻分别达到了38%，46%和40%（图3）。在最终油脂产量方面，与原始微藻培养相比，缺氮、缺磷和缺微量元素的微藻分别提高了42%，117%和133%（图4）。因此，缺氮的贫营养培养并没有显著提高微藻的油脂产量。相比之下，缺磷和缺微量元素的微藻比原始微藻的油脂产量提高了117%和133%。
Claims (6)
1.一种提高拟微绿球藻N.salina生物质和油脂产量的培养方法，其特征在于对微藻进行先后二段式培养，即先富营养培养后贫营养培养。
2.根据权利要求1所述第一阶段微藻富营养培养的方法，其特征在于将拟微绿球藻N.salina接种到正常富含营养的f/2培养基中，初始pH为8，温度24±2℃，光照79.29μmol m-2s-1，通气培养至对数生长期。
3.根据权利要求2所述的正常富含营养的f/2培养基，其特征在于每升f/2培养基含有：33.6g人造海盐，0.075g NaNO3，0.00565g NaH2PO4·2H2O，1ml微量元素和1ml维生素；其中，每升微量元素含有：4.16g Na2EDTA，3.15g FeCl3·6H2O，0.18g MnCl2·4H2O，10mgCoCl2·6H2O，10mg CuSO4·5H2O，22mg ZnSO4·7H2O，6mg Na2MoO4·2H2O；每升维生素含有：100mg维生素B1，0.5mg维生素B12and0.5mg维生素H。
4.根据权利要求1所述第二阶段微藻贫营养培养的方法，其特征在于待拟微绿球藻N.salina培养至对数生长期后，将藻液离心浓缩，然后接种到贫营养的f/2培养基中，继续培养至生长稳定期。
5.根据权利要求4所述的贫营养f/2培养基，其特征在于不含磷酸盐，其余组份与正常富营养f/2培养基相同。
6.根据权利要求4所述的贫营养f/2培养基，其特征在于也可以含磷酸盐但是不含微量元素，其余组份与正常富营养f/2培养基相同。
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