一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法
【专利摘要】本发明公开了藻类生物培养【技术领域】中的一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法。本发明根据微藻在生长周期的不同阶段（延迟期、对数期初期和对数期中后期）对无机碳源的不同需求，逐渐增加二氧化碳的供给，不仅大大提高了微藻的生长速度和对二氧化碳浓度的容忍度，而且极大地提高了其固碳及产油的能力。微藻在递增式培养下的固碳量比连续高浓度二氧化碳18～22%和连续空气分别增长了15倍和32%。在油脂含量方面，微藻在连续高浓度二氧化碳18～22%、连续空气和递增式培养下分别为29%、24%和47%。微藻在递增式培养下的产油量比连续高浓度二氧化碳18～22%和连续空气分别增长了7.7倍和1.6倍。
【专利说明】一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及藻类生物的培养技术，特别涉及一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法。
【背景技术】
[0002]包括二氧化碳在内的温室气体造成了全球变暖和气候变化。温室气体特别是二氧化碳排放量的控制已成为全球共同的议题之一。中国在经济快速发展的同时，二氧化碳的排放也在飞速上升，目前排放总量已达世界第一。作为《京都议定书》签订者之一，中国虽为发展中国家不负有减排义务，但是二氧化碳排放量的控制是不可逃避的责任。二氧化碳的排放绝大部分来自传统化石能源的燃烧，这部分占人类二氧化碳排放总量的比例达到了四分之三以上。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成为人们对传统化石能源担忧的另一个原因。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。利用微藻固定二氧化碳和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。
[0003]自然环境中生长的微藻往往因为无机碳源的不足而大大抑制了其生长速度。因此，大量研究发现，对微藻培养液通入含一定二氧化碳浓度的气体能够大大提高微藻的生长速度。然而，通入二氧化碳的浓度有一定的限度，通常为6%以内，超过这个范围微藻的生长反而会受到抑制，比如2009年《Bioresource technology))期刊上的一篇报道(100卷，2期，833-838页)。工业生产中比 如发电厂会产生大量废气，所含的二氧化碳比较高(通常10~20%)。如果能够将这些废气直接通入微藻培养液作为二氧化碳来源，不仅可以减少二氧化碳的排放还可以促进微藻的生长。但是许多的研究表明，连续高浓度二氧化碳的供给反而抑制了微藻的生长。因此，为了能够将微藻培养用于工业废气二氧化碳的捕获，需要寻找一种能够提高微藻容忍二氧化碳浓度的方法。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中的问题，本发明提供了一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法。
[0005]本发明的技术方案:一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法，根据微藻在生长周期的不同阶段对无机碳源的不同需求，逐渐增加二氧化碳的供给。生长周期不同阶段为:延迟期、对数期初期和对数期中后期。不断增加二氧化碳的供给，可以通过这种方式来实现:在较低的气体流速下，即0.05~0.2vvm(所通气体与藻液的体积之比),逐渐增加二氧化碳的浓度，对应微藻不同生长阶段的二氧化碳三个水平为:空气，4~8%，18~22%。不断增加二氧化碳的供给，也可以通过这种方式来实现:在较低的二氧化碳浓度下，即O~8%，逐渐增加气体的流速:0.05~0.5vvm。所用微藻为拟微绿球藻N.salina,微藻的培养条件为:初始PH8，温度23~27°C，光照强度为65~95 μ mo I JiT2S'
[0006]本发明与已有技术对比具有以下有益效果:本发明根据微藻在生长周期的不同阶段对无机碳源的不同需求，逐渐增加二氧化碳的供给，不仅大大提高了微藻的生长速度和对二氧化碳浓度的容忍度，而且极大地提高了其固碳及产油的能力。就固碳能力而言，微藻在连续高浓度二氧化碳18~22%的通气条件下平均仅固碳3.2mg ;L-ΜΛ连续空气为38.9mgL—1 cf1，而递增式培养条件下达到51.5mg Pd'微藻在递增式培养下的固碳量比连续高浓度二氧化碳18~22%和连续空气分别增长了 15倍和32%。在油脂含量方面，微藻在连续高浓度二氧化碳18~22%、连续空气和递增式培养下分别为29%、24%和47% ;在产油量方面，三者则分别为0.015,0.05和0.13g L'微藻在递增式培养下的产油量比连续高浓度二氧化碳18~22%和连续空气分别增长了 7.7倍和1.6倍。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明的实施例中不同二氧化碳浓度培养条件下拟微绿球藻(N.salina)的生长曲线。
[0008]图2为本发明的实施例中不同二氧化碳浓度培养条件下拟微绿球藻(N.salina)的油脂含量。
【具体实施方式】
[0009]实施例1.本实施例提高拟微绿球藻(N.salina)固碳和产油能力的培养方法具体步骤如下:
[0010]1.微藻的培养:将拟微绿球藻N.salina接种到三个含有f/2培养基的锥形瓶中，初始PH为8，温度23~27°C，光照65~95μπι01 IrT2s'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 NaH2PO4.2H20，Iml 微量元素(T)和 Iml 维生素。其中，每升微量元素 T 含有:4.16g Na2EDTA, 3.15g FeCl3.6H20，0.18g MnCl2.4H20，IOmg CoCl2.6H20, IOmg CuSO4.5H20, 22mg ZnSO4.7H20，6mg Na2MoO4.2H20。每升维生素含有:1OOmg维生素BI,0.5mg维生素B12and0.5mg维生素Η。
[0011]2.二氧化碳的供给:向三个拟微绿球藻N.salina的培养液中通入含不同浓度二氧化碳的空气，分别为:连续空气(含二氧化碳0.04%)，连续二氧化碳18~22%，以及递增式通气。递增式通气的方式为:延迟期通入空气；对数期初期通入二氧化碳4~8% ;对数期中后期通入二氧化碳18~22%。
[0012]3.微藻的固碳与产油:拟微绿球藻N.salina在三个不同二氧化碳浓度的培养条件下表现出了不同的生长速度和固碳能力(图1)。在连续高浓度二氧化碳18~22%的通气条件下，拟微绿球藻N.salina几乎无法生长。而在递增式二氧化碳条件下，微藻不仅生长得比连续空气条件快而且仍然能够在高浓度二氧化碳18~22%下正常生长。就固碳能力而言，微藻在连续高浓度二氧化碳18~22%的通气条件下平均仅固碳3.2mg 而连续空气和递增式培养条件下分别为38.9和51.5mg Pd'微藻在递增式培养下的固碳量比连续高浓度二氧化碳18~22%和连续空气分别增长了 15倍和32%。在油脂含量方面，微藻在连续高浓度二氧化碳18~22%、连续空气和递增式培养下分别为29%、24%和47% ;在产油量方面，三者则分别为0.015,0.05和0.13g L-1 (图2)。微藻在递增式培养下的产油量比连续高浓度二氧化碳18~2 2%和连续空气分别增长了 7.7倍和1.6倍。
【权利要求】
1.一种提高微藻固碳和产油能力的培养方法，其特征在于根据微藻在生长周期的不同阶段对无机碳源的不同需求，逐渐增加二氧化碳的供给。
2.根据权利要求1所述的生长周期不同阶段为:延迟期、对数期初期和对数期中后期。
3.根据权利要求1所述的不断增加二氧化碳的供给，可以通过这种方式来实现:在较低的气体流速下，即0.05~0.2vvm(所通气体与藻液的体积之比),逐渐增加二氧化碳的浓度，对应微藻不同生长阶段的二氧化碳三个水平为:空气，4~8%，18~22%。
4.根据权利要求1所述的不断增加二氧化碳的供给，也可以通过这种方式来实现:在较低的二氧化碳浓度下，即O~8%,逐渐增加气体的流速:0.05~0.5vvm。
5.根据权利要求1所述的微藻培养方法，其特征在于所用微藻为拟微绿球藻N.salina，微藻的培养条件为:初始pH8，温度23~27°C，光照强度为65~95 μ mol IrT2s'
【文档编号】C12N1/12GK103555585SQ201310464294
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月1日 优先权日:2013年10月1日
【发明者】陈意民 申请人:陈意民