一种生产微藻油脂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术和生物能源领域，具体设及一种利用c〇2生产微藻油脂的方 法。
【背景技术】
[0002] 由于化石能源的日趋减少和使用化石能源造成溫室效应的增加，越来越多的科研 工作者把目光集中到可再生能源的开发和利用上。生物质能作为地球上最重要的可再生能 源，它包括林业生物质、农作物、水生植物、农业废弃物等。在诸多的生物质能源中，微藻是 重要的可再生资源。它们具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长 周期短、生物量产量高等特点。其细胞中含独特的初级或次级代谢产物，化学成分复杂。微 藻的太阳能转化效率可达到3. 5%，是生产药品、精细化工品和新型燃料的潜在资源，从微藻 中得到的脂肪酸可转化成脂肪酸甲脂，即生物柴油。
[0003] 随着世界经济的发展，大量的化石能源的使用和消耗，导致能源的短缺和环境的 日益恶化，特别是0)2的急剧增加引起的溫室效应越来越严重。微藻的生长周期短、光合效 率高，0)2固定效率高，一定条件下可达陆生植物的10倍W上，不仅可W减少CO2排放，同时 也降低了培养成本；除废气中的一些SOx、NOx等成分也随着微藻的代谢被净化处 理，有效减少有害气体排放，因此利用微藻油脂作为原料生产的生物柴油是目前最有可能 满足世界运输所需燃料的可再生能源。
[0004] 目前对于小球藻、栅藻等产油微藻研究的较多。CN20110144545.6公开了一株 栅藻藻株，该藻株的生长可利用人工培养基或经适当处理的废水生长，其特点是油脂产 率高于目前大多数分藻株，该藻株应用领域包括0)2的固定，废水的净化，油脂、蛋白质、 色素、淀粉、多糖、核酸的生产。CN20120154470.4公开了一株富油海洋微藻微拟球藻（ 巧^扣心施）藻株及其应用，该藻株可在抑=4. 5的环境下正常生长，其油 脂含量可达35%。CN20111019480. X公开了一株微藻藻株（i知此邱.）及其用于生 产生物柴油的应用，利用该藻株可生产高附加值的多不饱和脂肪酸，包括亚麻酸C18:3和 神经酸C24:1，其在获得生物柴油的同时，获得高附加值的副产品。CN102703326A公开了一 种高C〇2耐受性和固定率的微藻及其选育方法，但该专利所提供的藻株并未设及该藻株的 油脂含量，同时也未设及对NOx的耐受性。上述专利要么不能高效利用CO 2产油脂，要么获 得的生物质中油脂含量不够高。特别是在实际应用中，当环境中C〇2体积分数大于5%时，大 部分微藻的生长将受到抑制，影响固碳效率。同时一般微藻在中性条件下适宜生长，在偏酸 性或偏碱性条件下不利于微藻生长，而C〇2在中性环境下溶解度低，不利于藻类吸收利用。 阳0化]微藻混合培养可W发挥不同藻的特性，比单独培养更具有优势。蔡卓平等人在《杜 氏盐藻和亚屯、型扁藻混合培养生长的初步研究》一文中通过在相同接种比例条件下混合培 养比单独具有更高的生物量和藻液光密度，但该文章并未设及混合培养对C〇2利用固定的 问题。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用c〇2生产微藻油脂的方法。本发明 方法提高了微藻培养体系对高浓度C〇2的耐受性和溶解性，提高了固碳效率，微藻油脂的收 获量明显提高，能够进行生物柴油的生产。
[0007] 本发明生产微藻油脂的方法，包括如下内容：在光生物反应器中加入微藻培养基 和混合微藻种子液，维持培养体系抑为8~12,优选为9~11，通入气体中C〇2体积含量 为5v%~45v%，优选为lOv%~30v% ;其中混合微藻包括斜生栅藻（况6/76沁67?化？ oWi卿化0 FSH-Y2和纤维藻UiAi別ro沁況阳S邱.）SS-B7,分别于2012年9月11日和2013年4月15 日保藏于"中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中屯、"，保藏编号分别为CGMCC No. 6551和 CGMCC No. 7478。
[0008] 本发明所述FSH-Y2藻株在显微镜下藻细胞呈纺键形，丛生，有细胞壁膜包裹，颜 色为深绿色；单个藻细胞直径约为6~IOiim。该藻株在高抑值下能够更好的吸收利用 C〇2,快速生长繁殖。
[0009] 本发明所述纤维藻SS-B7藻株是一种淡水绿藻，在显微镜下藻细胞为绿色，镶形 或弓形、丛生、弯曲，自中央向两端渐尖细，末端尖，长大约5-6ym，中央宽约2ym。该藻株 能够耐受高浓度的C〇2和NOx,可W利用含CO 2和NOx的废气或烟气进行光照自养生长获取 富含油脂的生物质，固碳效率高。
[0010] 本发明所述微藻培养基采用BG11、SE等培养微藻的液体培养基，其中斜生栅藻 FSH-Y2单独培养需要将抑调节为10~12。 W11] 本发明混合微藻种子液的接种量为5v%~lOv%，其中斜生栅藻FSH-Y2种子液和 纤维藻SS-B7种子液的体积比为2:1~5:1。本发明可W将斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤 维藻SS-B7种子液单独进行放大培养，再按照体积比为2:1~5:1的比例混合接入光照反 应器中；也可W将斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤维藻SS-B7种子液按照体积比为2:1~5:1 比例混合后进行放大培养，得到微藻种子液再接入光照反应器中。上述微藻种子液及其 扩大培养的溫度为20~30°C，光照周期为2地，光暗时间比为14:10,光照强度为2000~ lOOOOLux，振荡培养至对数生长期。
[0012] 本发明两种微藻混合培养生产油脂的溫度为20~30°C，光照强度为2000~ lOOOOLux。培养体系进入稳定期后，结束培养。收获的藻细胞经检测，细胞总脂含量占细胞 干重的43% W上。
[0013] 本发明混合微藻可W利用含C〇2和NOx的废气或烟气进行光照自养生长获取富含 油脂的生物质，废气或烟气中C〇2含量不超过45v%，NOx含量不超过500X 10 6 (v/v)。
[0014] 与现有技术相比，本发明可W带来W下有益效果： 1、 本发明将斜生栅藻FSH-Y2和纤维藻SS-B7混合培养，提高了微藻培养体系对高浓度 0)2的耐受性和固碳效率，微藻油脂的收获量显著提高； 2、 本发明在高抑环境下进行微藻的培养，能够增加培养体系中C〇2的溶解度，有助于 微藻对％的吸收利用，提高了固碳效率；同时在高抑值培养微藻时，可W有效抑制微藻生 长过程中杂菌的生长； 3、 本发明的混合培养体系能够耐受高浓度的C〇2和NOx,可W利用废气中的CO 2进行自 养生长，固定C〇2,缓解目前工业社会带来的溫室效应和废气污染问题。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。本发明中，wt%为质量分数，V%为体 积分数。
[0016] 实施例1微藻种子液的制备 微藻培养采用BGll培养基，培养基配方如表1和表2所示。
[0017] 表1 BGll培养基 *表2表1 4
将斜生栅藻FSH-Y2和纤维藻SS-B7分别接种于BGll液体培养液中，并将培养斜生栅 藻FSH-Y2的BGl 1培养基的抑调节为10~12。在恒溫光照摇床中培养，培养溫度为25°C， 光照周期为2地，光暗时间比为14:10,光照强度为5000LUX，12化pm振荡培养至对数生长 期，获得斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤维藻SS-B7种子液，将上述种子液在15°C弱光下保存 备用。
[0018] 将上述斜生栅藻FSH-Y2种子液、纤维藻SS-B7种子液W及按照体积比1:1混合的 混合微藻种子液接种到BGll培养基中进行扩大培养，通入氮气和二氧化碳的混合气体，其 中二氧化碳含量为5v%，培养过程中光照强度为5000LUX，培养溫度为28°C，pH值控制在9， 光照周期为2地，光暗时间比为14:10。培养至对数生长期，结束培养，将得到的种子液置于 15°C弱光下保存备用。
[0019] 实施例2微藻油脂的制备 将实施例1制备的种子液分别接种在BGll培养基进行微藻油脂的生产。在气升式光照 生物反应器中进行，斜生栅藻FSH-Y2种子液、纤维藻SS-B7种子液W及按照体积比3:1混 合的混合微藻种子液，按照10%的接种量接种到BGll培养基中，抑值控制在9~11之间， 通入氮气和二氧化碳的混合气体，其中二氧化碳含量为5v%~45v%，光照强度为5000LUX， 培养溫度为28°C，光照周期为2地，光暗时间比为14:10。培养7天后处于稳定期，结束培 养，离屯、收集藻液，在-60°C条件下真空冷冻干燥至恒重后测量藻粉干重，计算生物质产量， 并采用正己烧：乙酸乙醋法测得总脂含量，结果如表3所示。
[00201 夫.V混合疆台单一疆的按恙泌罢比妓
由表3可见，相对于单一藻，混合藻在高抑和高C02浓度下，获得了更高的生物量和油 脂含量。
[0021] 实施例3利用烟气制备微藻油脂 制备条件与实施例1相同，不同之处在于通入含no、n〇2和CO2的烟气，烟气中c〇2的含 量为lOv%~30v%，NO和N02含量为IOOX 10 6~500X 10 6 (v/v)，维持反应体系的抑为 10。10天后结束培养，离屯、收集藻细胞，在-60°c条件下真空冷冻干燥至恒重后测量藻粉干 重，计算生物质产量，并采用正己烧：乙酸乙醋法测得总脂含量，结果如表4所示。
[0022] 表4混合藻与单一藻的培养效果比较
由表4可见，相对于单一藻，混合藻不仅可W耐受高浓度的C〇2,而且可W耐受一定浓度 的NOx,获得了更高的生物量和油脂含量。由此可见，可W利用混合藻及烟气制备微藻油脂， 即实现了油脂的生产，同时可W净化废气。
【主权项】
1. 一种生产微藻油脂的方法，其特征在于包括如下内容：在光生物反应器中加入 微藻培养基和混合微藻种子液，维持培养体系pH为8~12,通入气体中(：0 2体积含量 为5v%~45v%，其中混合微藻包括斜生栅藻（FSH-Y2和纤维藻 耶.）SS-B7,分别于2012年9月11日和2013年4月15日保藏于"中国 微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心"，保藏编号分别为CGMCC No. 6551和CGMCC No. 7478〇2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：维持培养体系的pH为9~11，通入气体 中C02体积含量为10v%~30v%。3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的FSH-Y2藻株在显微镜下藻细胞呈 纺锤形，丛生，有细胞壁膜包裹，颜色为深绿色；单个藻细胞直径约为6~10 μ m。4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纤维藻SS-B7藻株是一种淡水绿藻， 在显微镜下藻细胞为绿色，镰形或弓形、丛生、弯曲，自中央向两端渐尖细，末端尖，长大约 5-6 μ m，中央宽约2 μ m。5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微藻培养基采用BG11或SE液体培 养基，其中斜生栅藻FSH-Y2单独培养时需将pH调节为10~12。6. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：混合微藻种子液的接种量为5v%~10v%， 其中斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤维藻SS-B7种子液的体积比为2:1~5:1。7. 按照权利要求6所述的方法，其特征在于：将斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤维藻 SS-B7种子液单独进行放大培养，再按照体积比为2:1~5:1的比例混合接入光生物反应器 中；或者将斜生栅藻FSH-Y2种子液和纤维藻SS-B7种子液按照体积比为2:1~5:1比例混 合后进行放大培养，得到扩大培养的微藻种子液再接入光生物反应器中。8. 按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：两种微藻种子液及其扩大培养的温 度为20~30°C，光照周期为24h，光暗时间比为14:10,光照强度为2000~lOOOOLux，振荡 培养至对数生长期。9. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：两种微藻混合培养生产油脂的培养温度 为20~30°C，光照强度为2000~10000Lux ;培养体系进入稳定期后，结束培养；收获的藻 细胞经检测，细胞总脂含量占细胞干重的43%以上。10. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的混合微藻可以利用含C0 2和NOx 的废气或烟气进行光照自养生长获取富含油脂的生物质，废气或烟气中C02含量不超过 4(^%，勵义含量不超过500/10 6(￥八）。
【专利摘要】本发明公开了一种生产微藻油脂的方法，包括如下内容：在光生物反应器中加入微藻培养基和混合微藻种子液，维持培养体系pH为8～12，通入气体中CO2体积含量为5v%～45v%，其中混合微藻包括斜生栅藻（<i>Scenedesmus obliqnus</i>）FSH-Y2和纤维藻（<i>Ankistrodesmus sp.</i>）SS-B7，分别于2012年9月11日和2013年4月15日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏编号分别为CGMCC No.6551和CGMCC No.7478。本发明方法提高了微藻培养体系对高浓度CO2的溶解性和耐受性，提高了固碳效率，微藻油脂的收获量明显提高，能够进行生物柴油的生产。CGMCC No.74782013.04.15
【IPC分类】B01D53/60, B01D53/62, C12R1/89, B01D53/84, C12P7/64
【公开号】CN105713934
【申请号】CN201410731223
【发明人】师文静, 廖莎, 姚新武, 樊亚超, 孙启梅, 王领民, 高大成, 李晓姝
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院