专利名称：具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途的制作方法
技术领域：
本发明主张2008年5月22日申请的、韩国专利申请号为第2008-0047670号的优 先权，含说明书的所有内容均参照上述优先权。本发明涉及一种具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途，尤其是二氧化碳 固定率高的凸头状栅藻原变种微藻及其用途。
背景技术：
因产业发展，大量消耗矿石燃料，导致大气中的二氧化碳浓度增高，促成地球温暖 化发生。地球温暖化导致的气候变化，其起因在于因生物圈的不均衡而使大气中的二氧化 碳量不能通过碳素循环而得到一定的维持，这种状态将持续下去。汉森(Hansen)及莱比戴 卫(Lebedeff)等报道过地球平均气温的上升，并通过General Circulation Model (GCM) 的预测，指出地球表面温度将持续上升。对此国际社会签订了以减少温室气体排放为主要 内容的国际协议，韩国国内也针对高效去除二氧化碳的多种技术展开研究。陆地上的所有植物都能够在可见光的照射下，进行利用光合色素，将二氧化碳和 水转化为有机物的光合作用(photosynthesis)。在欧洲一些主要的发达国家，通过利用光 合作用的山林绿化来有效地去除二氧化碳，并将山林资源用于多种领域。但是利用陆地植 物去除二氧化碳有很多难题，这主要是因为陆地植物光合作用的过程很慢，二氧化碳的固 定率很低。对此，根据有关研究结果报告，利用水中浮游生物微藻去除二氧化碳时，单位面积 的二氧化碳固定化速度可提高数倍甚至数十倍，依据这一研究结果，有关微藻培养及二氧 化碳过滤及固定化的研究也活跃起来。但是为了使利用微藻培养工程来直接固定产业制造排放气体中的二氧化碳的工 程更加实用化，首先需要解决以下的问题。首先，因产业制造而排放的气体中，虽然因使用 的原料不同而有所不同，但是一般LNG燃烧气体或有烟碳素气体中含有约10%左右的二氧 化碳。对此为了利用微藻来去除二氧化碳，微藻须可在上述的二氧化碳范围内存活，并提高 其二氧化碳的固定率。此外，上述排放气体中还包含可降低微藻存活率的氧化硫(SOx)、氮 氧化物(NOx)等，微藻须对上述成分有良好的耐性，方可存活，为了产业实用性，还要求其 生物量丰富。为此，需要开发一种对高浓度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)具有良 好的耐性、二氧化碳固定率高、生物量丰富的微藻。
发明内容
本发明的发明人发明一种微藻，其二氧化碳固定率高，同时对高浓度的二氧化 碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)具有良好的耐性，生物量丰富。为此，本发明所要解决 的第一技术问题是提供一种凸头状栅藻原变种微藻，其二氧化碳固定率高，保藏编号为 KCTCl1336BP。
本发明所要解决的第二技术问题是提供一种二氧化碳去除用制剂，含所选择的、 至少一个以上的所述微藻及所述微藻培养液及破碎液形成的种群。本发明所要解决的第三技术问题是提供一种去除二氧化碳的方法，该方法利用所 选择的、至少一个以上的所述微藻及所述微藻培养液及破碎液形成的种群来去除二氧化碳。本发明专利的申请作为庆北海洋生物产业研究院的技术支援项目进行。本发明解决上述第一技术问题的第一技术方案如下提供一种凸头状栅藻原变种 微藻，所述凸头状栅藻原变种微藻的二氧化碳固定率高，保藏编号为KCTC11336BP。本发明解决上述第二技术问题的第二技术方案如下提供一种二氧化碳去除用制 剂，含所选择的、至少一个以上的所述微藻及所述微藻培养液及破碎液形成的种群。本发明及决上述第三技术问题的第三技术方案如下提供一种去除二氧化碳的方 法，所述去除二氧化碳的方法利用所选择的、至少一个以上的所述微藻及所述微藻培养液 及破碎液形成的种群来去除二氧化碳。接下来，就本发明进行更加详细地说明。本发明的凸头状栅藻原变种微藻于2008年5月21日向生物资源中心(位于韩国 大田市儒城区渔隐洞)提出保藏，保藏编号为KCTCl 1336BP。从形态特征来看本发明的微藻时，四个细胞形成群体，群体以直线或略微的交互 相接，细胞的中间部略鼓，两端凹陷，其最大的特征就是各细胞的细胞壁变厚，或像针一样 变尖的细胞末端略微鼓出，根据培养条件，细胞模样变成交互的群体或变成椭圆形的单一 细胞(Komarek J. and Fott, B. , 1983. Verl. , Stuttgart, 1044pp)。从菌学特征看本发明的微藻时，属于含有叶绿素a和b的绿藻类，是单一细胞，也 可形成群体，可吸取大气中的太阳光能源和二氧化碳，合成糖，可进行自给营养的光合作用 (Hegewald，Ε. and C. Silva，1988. Bibl. Phycol.，587pp)。本发明的微藻是淡水藻类中含有叶绿素a和b浓度最高的藻类，因所述叶绿素a 是光合作用中的光反应中心复合物(reaction center complex)的主要成份，所述微藻可 有效地固定在光合作用中所需的二氧化碳。(参照 < 实施方式1-2 依据本发明微藻的叶 绿素a的光合作用效率的测定结果，本发明的微藻是淡水藻类中效率最高的。(参照 < 实 施方式1-3 依据本发明微藻生长率的测定结果，本发明的微藻是淡水藻类中生长率最高 的。(参照 < 实施方式1-4 依据本发明发明者的判断，本发明的微藻在淡水藻类中，是可 最有效地固定二氧化碳，且生物量丰富的藻类。为了详细地评价本发明微藻的固定二氧化碳的特征性，进行二氧化碳浓缩机制 (Carbon concentrating mechanisms, CCM)实验,制成 P_I curve 上述实验结果与衣藻属 (Chlamydomonas)微藻的实验进行比较，其结果显示本发明微藻在浓度为10%左右的二 氧化碳中也可生成存活，并可进行有效的光合作用。本发明微藻以1日为准，在每升培养基 中最多可去除0. 88mg的二氧化碳，即每吨培养基中可去除880g的二氧化碳(参照 < 实施 方式2 。观察本发明微藻的二氧化碳固定及相关的碳酸脱水酶的蛋白质表达变化，其结果 显示本发明的微藻与二氧化碳的浓度无关，可表达同一程度的碳酸脱水酶。本发明的微藻 即使在高浓度的二氧化碳中，也可以有效地培养(参照 < 实施方式3>)。
利用光生物反应器，大量培养本发明微藻，对其固定二氧化碳的特征性进行评价 的结果显示本发明微藻在高浓度的二氧化碳中也可固定二氧化碳，随着二氧化碳的浓度 增高，本发明微藻的生物量也随之增加，即使在含有氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)的气体 中，本发明的微藻也不会受到大的影响(参照 < 实施方式4>)。由此可见，本发明微藻的二氧化碳固定率高，对于高浓度的二氧化碳、氧化硫 (SOx)、氮氧化物(NOx)具有良好的耐性，而且生物量丰富。本发明的二氧化碳去除用制剂，含所选择的、至少一个以上的所述微藻及所述微 藻培养液及破碎液形成的种群，可有效地用于二氧化碳的去除。因本发明微藻具有卓越的二氧化碳固定性，含有本发明微藻或含有所述微藻的培 养液或破碎液的本发明的二氧化碳去除用制剂，也可有效地去除二氧化碳。上述本发明的二氧化碳去除用制剂可以多种形态制成，虽无限制，但最好为食品、 化妆品或饲料形态。本发明的二氧化碳去除用制剂虽不局限于此，但是最好是可含有IO6 IO8ceIlsAiL的本发明的微藻。本发明的凸头状栅藻原变种微藻，所述微藻培养液及所述微藻破碎液可用于去除 二氧化碳，可用于培养所述微藻，去除二氧化碳的方法。本发明微藻的二氧化碳固定性及其他活性如前所述。为了利用本发明的微藻、其培养液或破碎液去除二氧化碳，虽不局限于此，但在所 述微藻培养基中注入培养液和微藻，阳光照射培养藻并供给二氧化碳，从而可去除二氧化 碳。所述微藻培养基是该领域技术人员公知的培养基，但不局限于此，在微藻培养时 最好使用光生物培养基。尤其是为了培养本发明的微藻，适用于微藻培养的培养基及培养条件均可，但本 发明不局限于此，为了有效地去除二氧化碳，本发明的微藻最好是在BG-Il培养基上，接种 lX106cell/mL，在20摄氏度下，供给125μEm_2S_1的光度。另外，为了大量培养本发明的微 藻，并将其应用于产业生产中，通常使用光生物反应器。本发明的实施方式使用广泛使用的 30升的光生物反应器(Liflus GP，Biotron，韩国)(参照〈实施方式4>)。本发明的微藻 制剂可用于去除二氧化碳，也可用于去除二氧化碳的方法。本发明的微藻制剂的活性如前所述。本发明微藻的二氧化碳固定率高，对于高浓度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化 物(NOx)具有良好的耐性，而且生物量丰富；也可应用于二氧化碳去除用微藻制剂。
图1是本发明微藻在BGll培养基上培养的照片(A，1000倍)及在BM80%培养基 上培养的照片(B，400倍)；图2是淡水藻类含有的叶绿素a的浓度测定及比较结果的示意图；((1 =Anabaena variabilis (BG-11 培养基)，2 :Arthrospira sp. (BG-11 培养基)，3 :Calothrix sp. (BG-11 培养基)，4 :Chlorella ellipsoidea (CHU-10 培养基)，5 :Chlorogloeopsis sp. (BG-11 培养基)，6 :Coelastrum microporum(BG-11 培养基)，7 :Coelastrum reticulatum var. cubanum(BG-11 培养基)，8 Leptolyngbya sp. (BG-11 培养基)，9 :Monoraphidiumcontortum (CHU-10 培养基)，10 :Scenedesmusacutus (BG-11 培养基)，11 :Scenedesmus bernardii (BG-11 培养基)，12 :Scenedesmus obliquus (BG-11 培养基)，13 :Scenedesmus producto-capitatus(BG-11 培养基)，14 :Spirulina maxima(CHU-10 培养基)，15 Stigeoclonium sp. (CHU-10 培养基)，16 :Tetradesmus wisconsinensis (BG-11 培养基))；图3是淡水藻类的光合作用效率的测定及比较结果示意图；(1 Anabaena variabilis(BGll),2 :A.variabilis (BG11+BM3 % )，3 :Chlorogloeopsissp. (BGll) ,4 C.sp. (BG11+BM3 % ),5 :Scenedesmusbernardii(BGll), 6 :S.bernardii (BG11+BM3 % )， 7 :Senedesmusproducto_capitatus(BGll)，8 :S.producto capitatus (BG11+BM3 % )，9 : Tetradesmus wisconsinensis (BG-11), 10 :T. wisconsinensis (BG-11+BM3% ))；图4是本发明的凸头状栅藻原变种微藻在二氧化碳浓度下吸收二氧化碳程度的 测定结果显示图；图5图示了为了测定本发明微藻的碳酸脱水酶的表达变化，而利用碳酸脱水酶抗 体，进行蛋白免疫印迹的结果；(⑴=SDS-PAGE(a 0% C02,b 5% CO2, c 5% CO2),⑵利 用碳酸脱水酶抗体的结果(a:0% C02,b 5% CO2, c 5% CO2))；图6图示了为了测定本发明微藻的碳酸脱水酶的表达变化，利用α -碳酸脱水酶 抗体，进行蛋白免疫印迹的结果；图7是利用光生物反应器培养本发明微藻，并测定细胞数及细胞重量的结果示意 图。
具体实施例方式以下就本发明的实施方式进行详细地说明。以下实施方式只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。<参考例1>本发明中所使用的培养基的组成<1-1>BG-11 培养基配方[表 1]BG-Il培养基配方
权利要求
1.一种凸头状栅藻原变种微藻，其特征在于，所述凸头状栅藻原变种微藻的二氧化碳 固定率高，保藏编号为KCTC11336BP。
2.根据权利要求1所述的凸头状栅藻原变种微藻，其特征在于，所述凸头状栅藻原变 种微藻对氧化硫(SOx)及氮氧化物(NOx)具有耐性。
3.—种二氧化碳去除用制剂，其特征在于，所述二氧化碳去除用制剂，含所选择的、至 少一个以上的权利要求1中的所述微藻或所述微藻培养液及破碎液形成的种群。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳去除用制剂，其特征在于，所述二氧化碳吸收用制 剂是食品、化妆品或饲料。
5.一种去除二氧化碳的方法，其特征在于，所述去除二氧化碳的方法利用所选择的、至 少一个以上的权利要求1中的所述微藻及所述微藻培养液及破碎液形成的种群来去除二 氧化碳。
6.根据权利要求5所述的去除二氧化碳的方法，其特征在于，在微藻培养基注入培养 液及微藻，向培养藻照射光并供给二氧化碳，以此去除二氧化碳。
全文摘要
本发明涉及一种具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途，尤其是二氧化碳固定率高的凸头状栅藻原变种微藻及其用途；本发明微藻的二氧化碳固定率高，同时对高浓度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)也具有良好的耐性，其生物量丰富，可有效地用于去除二氧化碳的微藻制剂。
文档编号C12N1/12GK102083957SQ200980118334
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者李哲均, 金美京, 陈彦先, 韩明洙 申请人:伊科菲科技术有限公司