培养微藻的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微藻培养领域，具体涉及一种利用CO2作为碳源培养微藻的方法，尤其涉及一种在近中性(pH6?8)培养条件下利用CO2作为碳源培养微藻的方法。
【背景技术】
[0002]微藻是一类光合自养微生物，可以通过固定CO2生产多种化学品。有的可以产脂肪烃，如葡萄藻产烃量可达细胞干重的15%?75%，有的可积累糖原，有的可积累甘油，许多微藻的油脂含量可达干重的60%以上。又因其生长速率快、能够利用废水废气进行培养等优势，在世界范围内受到了越来越多的关注。
[0003]目前，微藻的培养方法主要分为开放式培养和封闭式培养。二者均多以鼓泡的方式向培养液中通入含0)2的气体作为碳源，但是该方法存在的问题是CO 2吸收率低，由此导致CO2的利用率低、碳源成本高。此外，微藻细胞中碳的含量占其细胞干重的一半以上，所以培养液中的细胞浓度每增加lg/L，就需要从藻液中获取约2g/L的C02，而纯0)2在水中的溶解度仅为1.45g/L(25°C )，而且这个浓度远远高于空气0)2在水中的溶解度(0.58mg/L，25°C )。因此，要满足微藻的快速生长需求，同时降低培养成本，一方面需要提高培养液中总无机碳源的浓度，另一方面还要保证足够高的0)2吸收率。
[0004]专利CN200510126465.2、CN201210138598.1 和 CN201210138845.8 从延长气液接触时间和增加气液接触面积的角度出发，发明了在开放池中原位补充CO2的阱式补碳技术和水平浸没罩式补碳技术，该技术强化了传质过程，大幅度提高了 CO2的吸收率。专利CN200510126465.2、CN201210138598.1 和 CN201210138845.8 虽然在补碳位点可以获得较高的CO2吸收率，特别是对碱性培养体系(如螺旋藻培养体系，pH9.0?11.5)可以获得很高的吸收率(Bao Y, Liu M, Wu X, et al.1n situ carbon supplementat1n in large-scalecultivat1ns of Spirulina platensis in open raceway pond[J].B1technology andB1process Engineering, 2012, 17 (I):93-99.)。但是对于近中性(pH6 ?8)的培养体系(如小球藻、栅藻培养体系)，为了防止游离0)2在藻液流动过程中因逸出而造成损失，不得不控制补碳位点的总无机碳源浓度较低以保持培养液中的游离0)2浓度较低。其后果是:较低的总无机碳源浓度只能支撑培养液流动较短的距离，无机碳源即被耗尽。以一个pH= 7、液层深20cm、面积产率15g/(m2.d)、30°C的典型微藻培养过程为例:假设培养液离开补碳位点时其中的0)2与空气正好平衡(意味着不向空气逸出CO2)，经过计算可知，培养液流动2min后，总无机碳源浓度就降低到O (当然，事实上在降低到O之前就限制了微藻的生长)，按照一般的开放池内的流动速度20cm/s计算，相当于流动了 24m的距离。可见，对于固定规模的跑道池，例如，典型的大生产中的开放池的周长在200米以上，要想减少0)2的逸出、保证高的0)2利用率，同时又保持高的藻细胞产率，需要设置多个补碳位点。对于只设置一处补碳位点、周长为200m的跑道池，因培养液中可利用碳源浓度低，培养液从补碳位点流出后不久即出现碳源限制，影响微藻生物量产率；如果强行提高培养液离开补碳位点时的碳源浓度，则导致CO2的逸出损失。
[0005]文献(Kim G, Choi ff, Lee C H, et al.Enhancement of dissolved inorganiccarbon and carbon fixat1n by green alga Scenedesmus sp.1n the presence ofalkanolamine C02absorbents[J].B1chemical Engineering Journal, 2013, 78:18-23.)利用柱状光生物反应器进行室内微藻培养时，通过向培养液中添加单乙醇胺(MEA)，与通入的CO2发生反应生成R-NHC00_(R = HO(CH2)2)，提高了培养液中的总无机碳源浓度，而随着碳源消耗，R-NHC00—逐渐解离出CO2，供微藻细胞生长所需。尽管该方法可以提高近中性(pH6?8)条件下培养液中的总无机碳源浓度，但是，高浓度的单乙醇胺(>2mmol/L)对微藻细胞有毒害作用，进而导致微藻生物量产率下降(Sun Z, Zhang D, Yan C，etal.Promot1n of microalgal b1mass product1n and efficient use of C02fromflue gas by monoethanolamine[J].Journal of Chemical Technology and B1technology, 2015，90(4):730-8)。
[0006]三轻甲基氨基甲烧(Tris(hydroxymethyl) aminomethane,简称 Tris)具有与单乙醇胺一样的吸收原理和相近的0)2吸收量(Da Silva, E.F.，Svendsen, H.F.Computat1nal chemistry study of react1ns,equilibrium and kineticsof chemical C02absorpt1n.1nternat1nal Journal of Greenhouse GasControl, 2007, 1 (2), 151-157.) ?发明人仔细研宄了单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺以及三羟甲基氨基甲烷等的pH特性和与CO2的结合特性，发现，三羟甲基氨基甲烷毒性小，如果能将其应用到微藻培养过程中，可使用的浓度范围较宽，则培养液中的总无机碳源浓度可以显著提高，而不对微藻细胞产生毒害，从而提高微藻生物量的产率。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有补碳技术的不足，提供一种利用CO2培养微藻的方法，尤其是可应用于近中性(pH6?8)培养条件下的新型微藻培养的方法。
[0008]本发明的利用CO2培养微藻的方法，包括向pH6?8的微藻培养液中添加三羟甲基氨基甲烧(Tris (hydroxymethyl) aminomethane，简称 Tris)至终浓度为 2 ?Hmmol /I,的步骤。
[0009]根据本发明的利用0)2培养微藻的方法，作为优选地，添加三羟甲基氨基甲烷至终浓度为4?6mmol/L。
[0010]本发明通过添加三羟甲基氨基甲烷(Tris)，能显著提高近中性培养液中的总无机碳源浓度。具体地，Tris与通入培养液的CO2发生反应生成R-NHC00 _ (R = (CH2OH) 3C)，在保证较高水平的CO2吸收率的同时，相当于提高了培养液中的总无机碳源浓度。随着培养液流动和微藻生长对碳源的消耗，R-NHC00_同样解离出CO2，能够满足微藻细胞快速生长所需，进而提高微藻的生物量产率。
[0011]本发明的解决上述技术问题的具体实施过程如下:
[0012]在封闭式或开放式的微藻培养方式下，向培养基中接入微藻藻种，向微藻培养液中添加终浓度为2?8mmol/L的Tris，培养过程中通入含0)2的气体，根据培养需要维持培养液的温度和混合，直到达到微藻采收的条件。
[0013]根据本发明的利用0)2培养微藻的方法，所述三羟甲基氨基甲烷可以一次性或分批添加到培养液中。
[0014]优选地，本发明在接入微藻藻种前，可以根据需要对培养基进行灭菌/消毒。进一步地，可以在灭菌/消毒前配制培养基时添加三羟甲基氨基甲烷，使三羟甲基氨基甲烷与培养基