一種制備微藻油脂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物技術(shù)和生物能源領(lǐng)域，具體設(shè)及一種利用c〇2制備微藻油脂的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于化石能源的日趨減少和使用化石能源造成溫室效應(yīng)的增加，越來越多的科研 工作者把目光集中到可再生能源的開發(fā)和利用上。生物質(zhì)能作為地球上最重要的可再生能 源，它包括林業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)作物、水生植物、農(nóng)業(yè)廢棄物等。在諸多的生物質(zhì)能源中，微藻是 重要的可再生資源。它們具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強、生長 周期短、生物量產(chǎn)量高等特點。其細胞中含獨特的初級或次級代謝產(chǎn)物，化學(xué)成分復(fù)雜。微 藻的太陽能轉(zhuǎn)化效率可達到3. 5%，是生產(chǎn)藥品、精細化工品和新型燃料的潛在資源，從微藻 中得到的脂肪酸可轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲脂，即生物柴油。
[0003] 隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，大量的化石能源的使用和消耗，導(dǎo)致能源的短缺和環(huán)境的 日益惡化，特別是0)2的急劇增加引起的溫室效應(yīng)越來越嚴重。微藻的生長周期短、光合效 率高，0)2固定效率高，一定條件下可達陸生植物的10倍W上，不僅可W減少CO2排放，同時 也降低了培養(yǎng)成本；除廢氣中的一些SOx、NOx等成分也隨著微藻的代謝被凈化處 理，有效減少有害氣體排放，因此利用微藻油脂作為原料生產(chǎn)的生物柴油是目前最有可能 滿足世界運輸所需燃料的可再生能源。
[0004] 目前對于小球藻、柵藻等產(chǎn)油微藻研究的較多。CN20110144545.6公開了一株 柵藻藻株，該藻株的生長可利用人工培養(yǎng)基或經(jīng)適當(dāng)處理的廢水生長，其特點是油脂產(chǎn) 率高于目前大多數(shù)分藻株，該藻株應(yīng)用領(lǐng)域包括0)2的固定，廢水的凈化，油脂、蛋白質(zhì)、 色素、淀粉、多糖、核酸的生產(chǎn)。CN20120154470.4公開了一株富油海洋微藻微擬球藻（ 巧^扣心施）藻株及其應(yīng)用，該藻株可在閒=4. 5的環(huán)境下正常生長，其油 脂含量可達35%?！卜?111019480. X公開了一株微藻藻株（妳巧7 .)及其用于生產(chǎn) 生物柴油的應(yīng)用，利用該藻株可生產(chǎn)高附加值的多不飽和脂肪酸，包括亞麻酸C18:3和神 經(jīng)酸C24:1，其在獲得生物柴油的同時，獲得高附加值的副產(chǎn)品。CN102703326A公開了一種 高C〇2耐受性和固定率的微藻及其選育方法，但該專利所提供的藻株并未設(shè)及該藻株的油 脂含量。上述專利要么不能高效利用C〇2生產(chǎn)油脂，要么獲得的生物質(zhì)中油脂含量不夠高。 特別是在實際應(yīng)用中，當(dāng)環(huán)境中C〇2體積分數(shù)大于5%時，大部分微藻的生長將受到抑制，影 響固碳效率。同時一般微藻在中性條件下適宜生長，在偏酸性或偏堿性條件下不利于微藻 生長，而C〇2在中性環(huán)境下溶解度低，不利于藻類吸收利用。
[0005] 劉平懷等(有機碳源對單針藻細胞生長、油脂積累和光合作用的影響，生物工程， 2012, 33 (18) : 224-246)介紹了利用有機碳源培養(yǎng)單針藻的一種生產(chǎn)方式，培養(yǎng)結(jié)束雖然 生物量超過了 lOg/l，但運種方式為單針藻異養(yǎng)培養(yǎng)方式，培養(yǎng)過程中利用葡萄糖等有機碳 源來實現(xiàn)細胞生長，運種培養(yǎng)方式?jīng)]有利用C〇2等無機碳源經(jīng)濟，而且有機碳源的加入，在 培養(yǎng)過程易產(chǎn)生染菌問題，影響藻細胞的生長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用c〇2制備微藻油脂的方法。本發(fā)明 方法提高了微藻培養(yǎng)體系對高濃度0)2的耐受性和溶解性，提高了固碳效率，微藻油脂的收 獲量明顯提高，能夠進行生物柴油的生產(chǎn)。
[0007] 本發(fā)明制備微藻油脂的方法，包括如下內(nèi)容：在光生物反應(yīng)器中加入微藻培養(yǎng)基 和混合微藻種子液，維持培養(yǎng)體系抑為8~12,優(yōu)選為9~11，通入氣體中C〇2體積含量 為5v%~45v%，優(yōu)選為lOv%~30v% ;其中混合微藻包括斜生柵藻（況6/76沁67?化？ oWi卿化0 FSH-Y2和單針藻（ifonorajoAi扣歴巧7) SS-B1，分別于2012年9月11日和2013年4月15 日保藏于"中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中屯、"，保藏編號分別為CGMCC No. 6551和 CGMCC No. 7479。
[0008] 本發(fā)明所述FSH-Y2藻株在顯微鏡下藻細胞呈紡鍵形，叢生，有細胞壁膜包裹，顏 色為深綠色；單個藻細胞直徑約為6~10 y m。該藻株在高pH值下能夠更好的吸收利用二 氧化碳，快速生長繁殖。
[0009] 本發(fā)明所述單針藻SS-Bl藻株是一種淡水綠藻，在顯微鏡下藻細胞為長葉形，綠 色，藻種長為10~20 y m，寬2~4 y m，內(nèi)含色素，平板藻落形態(tài)為S形，深綠色。該藻株能 夠耐受高濃度的C〇2和SO 2,可W利用含C〇2和SO 2的廢氣或煙氣進行光照自養(yǎng)生長獲取富 含油脂的生物質(zhì)，固碳效率高。
[0010] 本發(fā)明所述微藻培養(yǎng)基采用BG11、SE等培養(yǎng)微藻的液體培養(yǎng)基，其中斜生柵藻 FSH-Y2單獨培養(yǎng)時將抑調(diào)節(jié)為10~12。 1] 本發(fā)明混合微藻種子液的接種量為5v%~lOv%，其中斜生柵藻FSH-Y2種子液和單 針藻SS-Bl種子液的體積比為0. 5:1~2:1。本發(fā)明可W將斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針 藻SS-Bl種子液單獨進行放大培養(yǎng)，再按照體積比為0. 5:1~2:1的比例混合接入光照生 物反應(yīng)器中。上述微藻種子液及其擴大培養(yǎng)的溫度為20~30°C，光照周期為2地，光暗時 間比為14:10,光照強度為2000~lOOOOLux，振蕩培養(yǎng)至對數(shù)生長期。
[0012] 本發(fā)明兩種微藻混合培養(yǎng)生產(chǎn)油脂的培養(yǎng)溫度為20~30°C，光照強度為2000~ lOOOOLux。培養(yǎng)體系進入穩(wěn)定期后，結(jié)束培養(yǎng)。收獲的藻細胞經(jīng)檢測，細胞總脂含量可高達 細胞干重的42% W上。
[0013] 本發(fā)明的混合微藻可W利用含c〇2和s〇2的廢氣或煙氣進行光照自養(yǎng)生長獲取富 含油脂的生物質(zhì)，廢氣或煙氣中C〇2含量不超過40v%，SO 2含量不超過600X 10 6 (v/v)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可W帶來W下有益效果： 1、 本發(fā)明將斜生柵藻FSH-Y2和單針藻SS-Bl混合培養(yǎng)，提高了微藻培養(yǎng)體系對高濃度 0)2的耐受性和固碳效率，微藻油脂的收獲量明顯提高； 2、 本發(fā)明在高抑環(huán)境下進行微藻的培養(yǎng)，能夠增加培養(yǎng)體系中(?的溶解度，有助于 微藻對％的吸收利用，提高了固碳效率；同時在高抑值培養(yǎng)微藻時，可W有效抑制微藻生 長過程中雜菌的生長； 3、 本發(fā)明的混合培養(yǎng)體系能夠耐受高濃度的C〇2和SO 2,可W利用廢氣中的C〇2進行自 養(yǎng)生長，固定C〇2,緩解目前工業(yè)社會帶來的溫室效應(yīng)和廢氣污染問題。
【具體實施方式】 陽015] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明中，wt%為質(zhì)量分數(shù)，V%為體 積分數(shù)。
[0016] 實施例1微藻種子液的制備 微藻培養(yǎng)義用BGll培養(yǎng)基，培養(yǎng)基配方如表1和表2所不。
[0017] 表1 BGll培養(yǎng)基

*表2表1中A5+Co solution的組成

將斜生柵藻FSH-Y2和單針藻SS-Bl分別接種于BGll液體培養(yǎng)液中，并將培養(yǎng)斜生柵 藻FSH-Y2的培養(yǎng)基的抑調(diào)節(jié)為10~12。在恒溫光照搖床中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為25°C，光照 周期為2地，光暗時間比為14:10,光照強度為5000LUX，12化pm振蕩培養(yǎng)至對數(shù)生長期，獲 得斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻SS-Bl種子液，將上述種子液在15°C弱光下保存?zhèn)溆谩?br>[0018] 將上述斜生柵藻FSH-Y2種子液、單針藻SS-Bl種子液W及按照體積比1:1混合的 混合微藻種子液分別接種到BGll培養(yǎng)基中進行擴大培養(yǎng)，通入氮氣和二氧化碳的混合氣 體，其中二氧化碳的含量為5v%，培養(yǎng)過程中光照強度為5000LUX，培養(yǎng)溫度為28°C，pH值為 9,光照周期為2地，光暗時間比為14:10。培養(yǎng)至對數(shù)生長期，結(jié)束培養(yǎng)，將得到的種子液置 于15°C弱光下保存?zhèn)溆谩?br>[0019] 實施例2微藻油脂的制備 將實施例1制備的不同種子液分別接種在BGll培養(yǎng)基進行微藻油脂的制備。在光生 物反應(yīng)器中進行，斜生柵藻FSH-Y2種子液、單針藻SS-Bl種子液W及按照體積比1:1混合 的混合微藻種子液，按照lOv%的接種量接種到BGll培養(yǎng)基中，pH值控制在9~11之間， 通入氮氣和二氧化碳的混合氣體，其中二氧化碳含量為5v%~45v%，光照強度為5000LUX， 培養(yǎng)溫度為28°C，光照周期為24h，光暗時間比為14:10。培養(yǎng)7天后處于穩(wěn)定期，結(jié)束培 養(yǎng)，離屯、收集藻液，在-60°C條件下真空冷凍干燥至恒重后測量藻粉干重，計算生物質(zhì)產(chǎn)量， 并采用正己燒：乙酸乙醋法測得總脂含量，結(jié)果如表3所示。
[0020] 表3混合藻與單一藻制備微藻油脂的效果比較

由表3可見，相對于單一藻，混合藻在高抑和高C〇2濃度下，獲得了更高的生物量和油 脂含量。
[0021] 實施例3利用煙氣制備微藻油脂 制備條件與實施例1相同，不同之處在于通入含S〇2和C〇2的煙氣，煙氣中C〇2的含量為 lOv%~30v%，S〇2含量為200X 10 6~400X 10 6 (v/v)，維持反應(yīng)體系的抑為10。10天后 結(jié)束培養(yǎng)，離屯、收集藻細胞，在-60°C條件下真空冷凍干燥至恒重后測量藻粉干重，計算生 物質(zhì)產(chǎn)量，并采用正己燒：乙酸乙醋法測得總脂含量，結(jié)果如表4所示。
[0022] 表4混合藻與單一藻的培養(yǎng)效果比較

由表4可見，在高抑體系中，相對于單一藻，混合藻不僅可W耐受高濃度的0)2,而且可 W耐受一定濃度的S〇2,獲得了更高的生物量。由此可見，可W利用混合藻及廢氣或煙氣制 備微藻油脂，實現(xiàn)了油脂的生產(chǎn)，同時可W凈化廢氣。
【主權(quán)項】
1. 一種制備微藻油脂的方法，其特征在于包括如下內(nèi)容：在光生物反應(yīng)器中加入 微藻培養(yǎng)基和混合微藻種子液，維持培養(yǎng)體系pH為8~12,通入氣體中(：02體積含量 為5v%~45v%，其中混合微藻包括斜生柵藻（5be>i?e>i/e>6?/6· FSH-Y2和單針藻 6^)SS-B1，分別于2012年9月11日和2013年4月15日保藏于"中國微 生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心"，保藏編號分別為CGMCC No. 6551和CGMCC No. 7479 〇2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：維持培養(yǎng)體系pH為9~11，通入氣體中 C02體積含量為10v%~30v%。3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的FSH-Y2藻株在顯微鏡下藻細胞呈 紡錘形，叢生，有細胞壁膜包裹，顏色為深綠色；單個藻細胞直徑約為6~10 μ m。4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的SS-B1藻株是一種淡水綠藻，藻細 胞為長葉形，綠色，藻種長為10~20 μπι，寬2~4 μπι，內(nèi)含色素，平板藻落形態(tài)為S形，深 綠色。5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述微藻培養(yǎng)基采用BG11或SE液體培 養(yǎng)基，其中斜生柵藻FSH-Y2單獨培養(yǎng)時將pH調(diào)節(jié)為10~12。6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：混合微藻種子液的接種量為5v%~10v%， 其中斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻SS-B1種子液的體積比為0. 5:1~2:1。7. 按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：將斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻 SS-B1種子液單獨進行放大培養(yǎng)，再按照體積比為0. 5:1~2:1的比例混合接入光生物反應(yīng) 器中。8. 按照權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于：微藻種子液及其擴大培養(yǎng)的溫度為 20~30°C，光照周期為24h，光暗時間比為14:10,光照強度為2000~lOOOOLux，振蕩培養(yǎng) 至對數(shù)生長期。9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：兩種微藻混合培養(yǎng)生產(chǎn)油脂的培養(yǎng)溫度 為20~30°C，光照強度為2000~10000Lux ;培養(yǎng)體系進入穩(wěn)定期后，結(jié)束培養(yǎng)；收獲的藻 細胞經(jīng)檢測，細胞總脂含量占細胞干重的42%以上。10. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的混合微藻可以利用含〇)2和502的 廢氣或煙氣進行光照自養(yǎng)生長獲取富含油脂的生物質(zhì)，廢氣或煙氣中C0 2含量不超過40v%， S〇2含量不超過 600X 10 6 (v/v)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備微藻油脂的方法，包括如下內(nèi)容：在光生物反應(yīng)器中加入微藻培養(yǎng)基和混合微藻種子液，維持培養(yǎng)體系pH為8～12，通入氣體中CO2體積含量為5v%～45v%，其中混合微藻包括斜生柵藻（<i>Scenedesmus</i><i> obliqnus</i>）FSH-Y2和單針藻（<i>Monoraphidium</i><i> sp</i>）SS-B1，分別于2012年9月11日和2013年4月15日保藏于“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”，保藏編號分別為CGMCC No.6551和CGMCC No.7479。本發(fā)明方法提高了微藻培養(yǎng)體系對高濃度CO2的溶解性和耐受性，提高了固碳效率，微藻油脂的收獲量明顯提高，能夠進行生物柴油的生產(chǎn)。CGMCC No.74792013.04.15
【IPC分類】C12P7/64, C12R1/89, C12P39/00
【公開號】CN105713951
【申請?zhí)枴緾N201410731224
【發(fā)明人】師文靜, 姚新武, 廖莎, 孫啟梅, 樊亞超, 高大成, 王領(lǐng)民, 李曉姝
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院