一种制备微藻油脂的方法
【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制备微藻油脂的方 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，该藻株可在閒=4. 5的环境下正常生长，其油 脂含量可达35%。〔肥0111019480. X公开了一株微藻藻株（妳巧7 .)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。上述专利要么不能高效利用C〇2生产油脂，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。
[0005] 刘平怀等(有机碳源对单针藻细胞生长、油脂积累和光合作用的影响，生物工程， 2012, 33 (18) : 224-246)介绍了利用有机碳源培养单针藻的一种生产方式，培养结束虽然 生物量超过了 lOg/l，但运种方式为单针藻异养培养方式，培养过程中利用葡萄糖等有机碳 源来实现细胞生长，运种培养方式没有利用C〇2等无机碳源经济，而且有机碳源的加入，在 培养过程易产生染菌问题，影响藻细胞的生长。
【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制备微藻油脂的方法。本发明 方法提高了微藻培养体系对高浓度0)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] 本发明制备微藻油脂的方法，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和单针藻（ifonorajoAi扣歴巧7) SS-B1，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. 7479。
[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6~10 y m。该藻株在高pH值下能够更好的吸收利用二 氧化碳，快速生长繁殖。
[0009] 本发明所述单针藻SS-Bl藻株是一种淡水绿藻，在显微镜下藻细胞为长叶形，绿 色，藻种长为10~20 y m，宽2~4 y m，内含色素，平板藻落形态为S形，深绿色。该藻株能 够耐受高浓度的C〇2和SO 2,可W利用含C〇2和SO 2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单独培养时将抑调节为10~12。 1] 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种子液和单 针藻SS-Bl种子液的体积比为0. 5:1~2:1。本发明可W将斜生栅藻FSH-Y2种子液和单针 藻SS-Bl种子液单独进行放大培养，再按照体积比为0. 5:1~2:1的比例混合接入光照生 物反应器中。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培养溫度为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，细胞总脂含量可高达 细胞干重的42% W上。
[0013] 本发明的混合微藻可W利用含c〇2和s〇2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40v%，SO 2含量不超过600X 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和单针藻SS-Bl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，微藻油脂的收获量明显提高； 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(?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SO 2,可W利用废气中的C〇2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】 阳015] 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 微藻培养义用BGll培养基，培养基配方如表1和表2所不。
[0017] 表1 BGll培养基
*表2表1中A5+Co solution的组成
将斜生栅藻FSH-Y2和单针藻SS-Bl分别接种于BGll液体培养液中，并将培养斜生栅 藻FSH-Y2的培养基的抑调节为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种子液和单针藻SS-Bl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、单针藻SS-Bl种子液W及按照体积比1:1混合的 混合微藻种子液分别接种到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，其中二氧化碳的含量为5v%，培养过程中光照强度为5000LUX，培养溫度为28°C，pH值为 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制备的不同种子液分别接种在BGll培养基进行微藻油脂的制备。在光生 物反应器中进行，斜生栅藻FSH-Y2种子液、单针藻SS-Bl种子液W及按照体积比1:1混合 的混合微藻种子液，按照lOv%的接种量接种到BGll培养基中，pH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24h，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。
[0020] 表3混合藻与单一藻制备微藻油脂的效果比较
由表3可见，相对于单一藻，混合藻在高抑和高C〇2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S〇2和C〇2的烟气，烟气中C〇2的含量为 lOv%~30v%，S〇2含量为200X 10 6~400X 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，在高抑体系中，相对于单一藻，混合藻不仅可W耐受高浓度的0)2,而且可 W耐受一定浓度的S〇2,获得了更高的生物量。由此可见，可W利用混合藻及废气或烟气制 备微藻油脂，实现了油脂的生产，同时可W净化废气。
【主权项】
1. 一种制备微藻油脂的方法，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(：02体积含量 为5v%~45v%，其中混合微藻包括斜生栅藻（5be>i?e>i/e>6?/6· FSH-Y2和单针藻 6^)SS-B1，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. 7479 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：所述的SS-B1藻株是一种淡水绿藻，藻细 胞为长叶形，绿色，藻种长为10~20 μπι，宽2~4 μπι，内含色素，平板藻落形态为S形，深 绿色。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种子液和单针藻SS-B1种子液的体积比为0. 5:1~2:1。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种子液和单针藻 SS-B1种子液单独进行放大培养，再按照体积比为0. 5:1~2:1的比例混合接入光生物反应 器中。8. 按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于：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42%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〇)2和502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C0 2含量不超过40v%， S〇2含量不超过 600X 10 6 (v/v)。
【专利摘要】本发明公开了一种制备微藻油脂的方法，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</i><i> obliqnus</i>）FSH-Y2和单针藻（<i>Monoraphidium</i><i> sp</i>）SS-B1，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.7479。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.74792013.04.15
【IPC分类】C12P7/64, C12R1/89, C12P39/00
【公开号】CN105713951
【申请号】CN201410731224
【发明人】师文静, 姚新武, 廖莎, 孙启梅, 樊亚超, 高大成, 王领民, 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