專利名稱：一種海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微藻培養(yǎng)技術(shù)，尤其涉及一種海洋產(chǎn)油微藻的高密度培養(yǎng)方法，可廣泛用于富油海洋微藻生物質(zhì)的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
微藻是一個(gè)太陽光驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞工廠，通過高效的光合作用吸收CO2,將光能轉(zhuǎn)化為脂肪或淀粉等化合物的化學(xué)能，并放出02。利用微藻生物質(zhì)生產(chǎn)生物柴油，能有效解決生物燃料產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸，為生物能源產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展提供了新的發(fā)展道路。微藻是光合自養(yǎng)的水生生物，微藻養(yǎng)殖需要大量的水，如果用跑道池培養(yǎng)微藻的話，每年每公頃(ha)需要1. 1 1. 3X IO7升的水。地球上的海洋面積占到地球面積的71%，海水是一種“取之不盡、用之不竭”的資源。因此，海洋微藻由于可在海水中生長(zhǎng)繁殖，具有不與糧爭(zhēng)地、不與人爭(zhēng)水的優(yōu)點(diǎn)，在微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中具有很重要的地位。然而，海水中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素含量較低，因此單獨(dú)利用海水培養(yǎng)海洋微藻時(shí)，存在生長(zhǎng)緩慢，生物量低等問題，然而人工添加營(yíng)養(yǎng)鹽將增加微藻培養(yǎng)成本。此外，海水中的碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足微藻高生長(zhǎng)速率和生物質(zhì)產(chǎn)率所需的碳水平，在微藻大規(guī)模培養(yǎng)過程中，如果能夠利用工業(yè)排放的高濃度ω2為微藻提供碳源，不僅能為微藻生長(zhǎng)提供足夠的碳源，而且可減少溫室氣體的排放。目前為止，海洋微藻培養(yǎng)密度低、成本高的普遍問題并沒有得到很好解決；另外， 目前普通采用“兩步法”缺氮誘導(dǎo)微藻積累大量油脂，該方法需要在微藻積累一定生物量經(jīng)離心收集后，將微藻重新懸浮在缺氮培養(yǎng)基中誘導(dǎo)產(chǎn)油，增加了額外的能量輸入，提高了富油微藻的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法。以克服公知技術(shù)中存在的缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，是用生活污水提供營(yíng)養(yǎng)鹽、高濃度二氧化碳提供碳源，培養(yǎng)海洋微藻以提高海洋微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量，并通過微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，生活污水占海水的體積比例為10 100%。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，高濃度二氧化碳?xì)庵?X)2的含量為5% 100%。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，微藻培養(yǎng)的條件為培養(yǎng)溫度為23 27°C、 連續(xù)光照和通氣，光照強(qiáng)度為60 100 μ mol πΓ、—1、通氣速率為0. 1 0. 3L/min。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，高光油脂誘導(dǎo)的光強(qiáng)為150 300μπιΟ1
-2 -1 m s 。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，用作提供營(yíng)養(yǎng)鹽的生活污水是對(duì)經(jīng)過二級(jí)處理的生活污水再進(jìn)行預(yù)處理，過濾掉污水中的大顆粒雜質(zhì)后，加入10 100 μ 1/L次氯酸鈉溶液消毒處理12 48小時(shí)。所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法中，所用海洋微藻為微擬球藻。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)1)利用生活污水代替海水培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)鹽，降低了海洋微藻的培養(yǎng)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規(guī)培養(yǎng)基的1. 1 1. 6倍；2)補(bǔ)充的高濃度二氧化碳?xì)鉃楹Ｑ笪⒃逄峁┨荚矗龠M(jìn)了海洋微藻生物質(zhì)的積累，其積累的生物量是補(bǔ)充空氣條件下的1. 9 3. 2倍，為微藻吸收利用工業(yè)煙道氣中的 CO2積累生物質(zhì)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義；3)通過將海洋微藻直接暴露在高光強(qiáng)條件下明顯提高了海洋微藻油脂產(chǎn)率，簡(jiǎn)化了誘導(dǎo)微藻油脂積累的過程，便于實(shí)施，且成本低，適合于大規(guī)模生產(chǎn)富油海洋微藻生物質(zhì)，為海洋微藻油脂的誘導(dǎo)提供了一條比“兩步法”簡(jiǎn)單、節(jié)能、高效的方法。高光誘導(dǎo)后油脂含量得到顯著提高，油脂含量是誘導(dǎo)前的1. 1 2. 1倍。


圖1為不同比例生活污水中海洋微藻的生長(zhǎng)曲線(以微擬球藻為例)。圖2為相同比例生活污水為培養(yǎng)基補(bǔ)充空氣和高濃度二氧化碳培養(yǎng)時(shí)海洋微藻的生長(zhǎng)曲線(以微擬球藻為例)。圖3為補(bǔ)充高濃度二氧化碳條件下高光誘導(dǎo)與常規(guī)培養(yǎng)條件下海洋微藻胞內(nèi)油脂含量變化(以微擬球藻為例)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用生活污水替代營(yíng)養(yǎng)鹽、補(bǔ)充高濃度(X)2提供碳源以加快海洋微藻的生長(zhǎng)，并通過直接暴露于高光強(qiáng)條件下提高微藻胞內(nèi)油脂含量，降低了富油海洋微藻的培養(yǎng)成本，簡(jiǎn)化了誘導(dǎo)微藻油脂積累的過程，有利于富油海洋微藻大規(guī)模培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明的技術(shù)方案如下1)生活污水比例的優(yōu)化將經(jīng)過二級(jí)處理并過濾的生活污水按10 100%的體積比例添加到天然海水后，用新鮮的海洋微藻藻種接種，在光照條件下靜置培養(yǎng)；2)利用生活污水和高濃度二氧化碳?xì)膺M(jìn)行海洋微藻的培養(yǎng)以上述比例的生活污水和海水混合后加入光生物反應(yīng)器中，并加入海洋微藻藻種，通入高濃度二氧化碳(其中CO2濃度為5 100 % )進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)6 8天直至微藻細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中后期。 培養(yǎng)溫度為23 27°C、光照強(qiáng)度為60 100 μ mol n^s—1、通氣速率為0. 1 0. 3L/min、24h 連續(xù)光照和通氣；3)高光誘導(dǎo)油脂積累在補(bǔ)充二氧化碳?xì)鈼l件下，將上述微藻藻液暴露于150 300 μ mol HT2s-1光強(qiáng)條件下，誘導(dǎo)微藻細(xì)胞內(nèi)的油脂積累。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。實(shí)施例1步驟一生活污水比例的優(yōu)化。以天然海水為基礎(chǔ)，分別添加體積為lO^dO^i、 50%、80%和100%經(jīng)二級(jí)處理并過濾的生活污水后，用新鮮的微擬球藻接種，并以常規(guī)f/2培養(yǎng)基作為對(duì)照。在溫度25°C、光照強(qiáng)度為70 μ Hi0InT2iT1的條件下靜置培養(yǎng)6天。參照?qǐng)D1，經(jīng)多次試驗(yàn)結(jié)果表明，較合適的生活污水比例為30% 50%，在該范圍內(nèi)微擬球藻積累的生物量是對(duì)照培養(yǎng)基的1. 2 1. 6倍。步驟二 利用生活污水和高濃度二氧化碳進(jìn)行微擬球藻的培養(yǎng)。在天然海水中添加50%的生活污水作為培養(yǎng)基，加入新鮮的微擬球藻藻種，24h后通入15% CO2進(jìn)行培養(yǎng)， 直至微擬球藻細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中后期，對(duì)照組充空氣培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度為25°C、光照強(qiáng)度為70μπιΟ1 πΓ2^、通氣速率為0. lL/min、24h連續(xù)光照和通氣。如圖2，經(jīng)多次試驗(yàn)結(jié)果表明，一般培養(yǎng)4 8天后微擬球藻細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中后期，且微擬球藻積累的生物量是充空氣培養(yǎng)時(shí)的2. 1 3. 2倍。步驟三高光誘導(dǎo)油脂積累。將上述進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)中后期的微擬球藻藻液暴露于 150 μ mo 1 HT2iT1光強(qiáng)條件下，并繼續(xù)以0. lL/min的流速通入15% CO2,誘導(dǎo)微藻細(xì)胞內(nèi)的油脂積累，對(duì)照組培養(yǎng)光強(qiáng)不變，即低光培養(yǎng)。如圖3，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微擬球藻在高光條件下的油脂含量是誘導(dǎo)前的1. 1 1. 9倍。
權(quán)利要求
1.一種海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，用生活污水提供營(yíng)養(yǎng)鹽、二氧化碳提供碳源，培養(yǎng)海洋微藻以提高海洋微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量，并通過微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。
2.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，生活污水添加量占海水的體積比例為10 100%。
3.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，二氧化碳?xì)庵?X)2的含量為 5% 100%。
4.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，微藻培養(yǎng)的條件為培養(yǎng)溫度為23 27°C、連續(xù)光照和通氣，光照強(qiáng)度為60 100 μ mol πΓ2^、通氣速率為0. 1 0.3L/min。
5.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，高光油脂誘導(dǎo)的光強(qiáng)為 150 300 μ mol mH
6.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，用作提供營(yíng)養(yǎng)鹽的生活污水是對(duì)經(jīng)過二級(jí)處理的生活污水再進(jìn)行預(yù)處理，過濾掉污水中的大顆粒雜質(zhì)后，加入 10 100 μ 1/L次氯酸鈉溶液消毒處理12 48小時(shí)。
7.權(quán)利要求1所述的海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，所用海洋微藻為微擬球藻。
全文摘要
一種海洋產(chǎn)油微藻的培養(yǎng)方法，其特征在于，用生活污水提供營(yíng)養(yǎng)鹽、高濃度二氧化碳提供碳源，培養(yǎng)海洋微藻以提高海洋微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量，并通過微藻直接高光暴露提高海洋微藻油脂含量。本發(fā)明降低了富油海洋微藻的培養(yǎng)成本，簡(jiǎn)化了誘導(dǎo)微藻油脂積累的過程，有利于富油海洋微藻大規(guī)模培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C12R1/89GK102191179SQ20111010435
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者楊智滿, 羅生軍, 范曉蕾, 蔣禮玲, 郭榮波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所