一种新型微藻生长促进剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微藻，具体地说，涉及一种新型微藻生长促进剂，属于生物柴油技 术领域。
【背景技术】
[0002] 今天，面对全球性的资源、能源、生态环境，以及气候恶化问题，人类社会如何可持 续发展，已经成为全社会关心的突出问题。以石油为例，2009年全球原油产量35. 25亿吨， 比2008年的36. 41亿吨下降了 3. 2%。中国石油规划设计院曹湘洪总工程师撰文指出：世 界石油生产峯期即将来临，后石油时代就在眼前。在我国，2010年石油表观消费量已达到 4. 49亿吨，比2009年增长了 12. 3% ;其中进口量2. 39亿吨，增长17. 5%，对外依存度已超过 55%。由此可见，石油供需矛盾将越来越突出。
[0003] 面对石油供需和石油对外依赖度增强两大矛盾，十二五规划提出了发展新能源的 战略目标和规划。十二五期间863项目把生物质资源替代化石资源作为一个工作目标重 点：以非粮原料(如微藻）为基础的新能源研发即生物柴油成为了一个新的发展方向。
[0004] 生物柴油的现状： 生物柴油近年的世界产量已接近2400万吨，欧洲和美国市场是亚洲地区生物柴油出 口的主要市场，且需求将继续增长。作为生物柴油在交通领域应用：清洁燃料型汽车，大多 数欧洲国家开始尝试生物柴油。按照欧盟的减排要求，欧盟目前的传统燃料中将加入5%的 生物柴油，预计这一混合比例将于2020年提高到10%。由于在欧洲市场出售的汽车中50% 使用的是节能型柴油，投资者已投入数十亿美元资金用于生物柴油项目的启动。
[0005] 生物柴油目前其主要来源是大豆及玉米。随着需求的增长，大豆和玉米的价格也 不断攀升。而人类和动物需要它们作为食物，为了满足两方面的需要，人类可能需要几乎所 有的耕地来种植大豆和玉米。在可预见的将来，生物柴油的需求很大，将会超越食品业。有 约30 %的生物柴油将以棕榈油为原料，但是大量栽培棕榈供能源需求将会破坏雨林。
[0006] 生物柴油的新方向： 利用微藻提取生物柴油的研究在全球已经成为一个新的趋势。水藻由简单的水生有机 体组成，通过光合作用储存光能，生产植物油。而植物油可被转化成"生物柴油"。
[0007] 微藻有几个重要的优点是许多其他植物不具备的：可被种植在任何地方，且能迅 速繁殖，更难能可贵的是几乎不需要特别的养分，需要的只是阳光、水和二氧化碳。它们不 像其他植物那样，需要占用很大面积才能生长，而是可在立体空间里生长，因此能非常迅速 地吸收营养。在美国，如果把所有石油类交通燃料换成生物柴油的话，每年需要1400亿加 仑（1加仑~4. 55升）的生物柴油。如果全部用大豆来提炼生物柴油，就需要30亿英亩（1 英亩~6. 07亩）肥沃的土地来种植大豆；用油菜籽也得需要10亿英亩的土地。整个美国 只有4. 34亿英亩农田，而且还需要种植粮食。而水藻只需9500万英亩的土地就能满足需 要。
[0008] 从含油微藻中提取出脂质体，或叫微藻油，是本世纪"冒"出来的新概念和新技术。 已经发现和培育出来的富油微藻，其脂质体含量可达50%以上(基于干基重量)，远高于植物 种籽的含油量。微藻油的成分接近于其他植物油。微藻可在淡水、海水，甚至污水中生长， 吃掉C02或其他有机碳源，转化成微藻油。
[0009] 微藻油技术工程化的主要障碍有两个：提高富油微藻的产率，以及微藻油的萃取 分离。从产业化成本角度计算，目前的微藻油培植环节占用了 90%以上的成本，微藻油的萃 取(脱水，加工）占用10%以下的成本。
[0010] 微藻柴油作为生物柴油的最新发展趋势，目前在欧美国家得到了大力发展和扶 植。成本因素成为了该技术产业化的最主要的障碍，其中微藻的培植生产成本占据了其中 90%的比例。本项目针对微藻的培植成本过高因素，另辟蹊径，以单细胞植物激素为主要刺 激手段，提高单体微藻细胞的含油量，从而达到降低藻油成本的目的。此类产品将对促进微 藻生物柴油的产业化发展起到积极作用。
[0011] 微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从 而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学 方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。
[0012] 微藻生长促进剂是以通过植物激素刺激为手段，在不破坏微藻生产生态平衡的前 提下，增加富油微藻的甘油三酯量。
[0013] 微藻柴油作为生物柴油的最新发展趋势，目前在欧美国家得到了大力发展和扶 植。
[0014] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下不足：微藻柴油的成 本因素成为该技术产业化的最主要的障碍，其中微藻的培植生产成本占据了其中90%的比 例。目前市场上大量使用的微藻生长促进剂的主要有效成分为植物激素类的油菜素甾醇， 此类产品主要通过化学手段促进微藻的生长，同时成本较高。
【发明内容】
[0015] 本发明要解决的技术问题是针对以上存在的不足和缺陷，提供一种新型微藻生长 促进剂，采用该生长促进剂，能够有效加快微藻的生长速度，提高单体微藻细胞的含油量、 达到降低藻油成本的目的。
[0016] 为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种新型微藻生长促进剂，其特 征在于，包括纳米颗粒。
[0017] -种优化方案，纳米颗粒的粒径为10-100nm。
[0018] 进一步地，纳米颗粒的粒径为35_55nm。
[0019] 进一步地，还包括微藻培养基。
[0020] 进一步地，纳米颗粒的质量百分比浓度为0. 5-10%。
[0021] 进一步地，纳米颗粒的质量百分比浓度为6-8%。
[0022] 进一步地，温度范围为10_45°C。
[0023] 进一步地，纳米颗粒为银纳米颗粒。
[0024] 进一步地，纳米颗粒为金、量子点或者碳点颗粒。
[0025] 基于以上所述的微藻生长促进剂，该微藻生长促进剂在污水池藻类生产系统和/ 或光反应器生产系统的应用。
[0026] 本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：通过改变纳米颗粒 的大小和浓度能够精确控制进入微藻培养液的散射光总量；通过改变纳米颗粒的形状和大 小能够精确的调整散射光的波长，有效避免光抑制作用；纳米颗粒悬浮液的流体性质能够 有效的在生物反应器中展现完美的反向散射。试验证实：微藻的生长效率提高2%_30%，单 体微藻细胞的含油量提高3%_10%，从而带来了整体含油量的显著提升；其它光合作用微生 物降低6%-15%。
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
【附图说明】
[0028] 附图1为本发明实施例中加入纳米颗粒后的对比图。
【具体实施方式】
[0029] 本实施例是为了便于理解本发明，而不以任何方式限制本发明的权利要求和核心 内容。
[0030] 实施例，一种新型微藻生长促进剂，包括微藻培养基，微藻培养基内添加有纳米颗 粒，纳米颗粒的粒径为10-100nm，纳米颗粒的质量百分比浓度为0. 5-10%。
[0031] 微藻培养基为市售产品；适用温度范围为10-45°c;适用于污水池藻类生产系统和 光反应器生产系统。
[0032] 通过试验发现：添加纳米颗粒后，微藻生长速度明显加快，微藻培养基添加纳米 颗粒形成悬浮营养液后，悬浮营养液中纳米颗粒的质量百分比浓度为〇. 5-10%时为优化选 择，生长效率比传统的培养方法提高2%_30%。采用银纳米颗粒的效果最好，金纳米颗粒次 之，量子点和碳点较上述两种较弱。
[0033] 下面以银纳米颗粒为例进行对比试验，采用相同的微藻培养基，分为16个试验组 和4个对比组，对比组不添加纳米颗粒，试验组中纳米颗粒的浓度不同，其余试验条件相 同，按照相同的传统方法进行培养，试验组与对比组平均值相比，生产效率提高如下表：
从上表可以看出，随着浓度提高，生长速度也相应提高，但浓度高于8. 5%时的提高值 逐渐降低，尽管其生产提高值比低浓度时要高，但其用量大、成本也高，所以浓度为8%为最 优化选择。
[0034] 银纳米颗粒浓度为8%时，其余条件一致，纳米颗粒与生产效率提高值关系如下 表：
在上述试验中，还发现单体微藻细胞的含油量提高3%-10% ;其它光合作用微生物降低 6%-15%〇
[0035] 附图1为悬浮营养液中纳米颗粒的质量百分比浓度为8%、粒径均值45nm时微藻生 长速度最快，微藻生物量比传统的培养方法增加35%。
[0036] 根据试验结果分析：微藻在阳光下进行光合作用，储存能量，然而光合作用并非在 所有波长光的照射下都会发生。例如阳光中包含了多种波长的光，而绿色微藻只有在红色 光或者蓝色光照射下才能有效进行光合作用。这是因为微藻的光敏色素只有在一定的波长 的范围内才能够被激活，而在其它波长(例如520-680nm)的光照下会发生光抑制作用。因 此，如果能够为微藻制造一个稳定的有选择性光照的生物反应器，微藻的生长效率就会被 大大提升。这种有选择性光照的生物反应器还有效抑制其它光合作用微生物的生长。
[0037] 上述的【具体实施方式】只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本
【发明内容】
，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改 进，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，包括纳米颗粒。2. 如权利要求1所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒的粒径为 IO-IOOnm03. 如权利要求1或2所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒的粒径为 35_55nm〇4. 如权利要求1所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，还包括微藻培养基。5. 如权利要求4所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒的质量百分 比浓度为0. 5-10%。6. 如权利要求4所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒的质量百分 比浓度为6-8%。7. 如权利要求4所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，温度范围为10-45°C。8. 如权利要求1所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒为银纳米颗 粒。9. 如权利要求1所述的一种新型微藻生长促进剂，其特征在于，纳米颗粒为金、量子点 或者碳点颗粒。10. 如权利要求1-9其中之一所述的微藻生长促进剂，在污水池藻类生产系统和/或光 反应器生产系统的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种新型微藻生长促进剂，包括微藻培养基、粒径为10-100nm的纳米颗粒，纳米颗粒的质量百分比浓度为0.5-10%，纳米颗粒为银、金、量子点或者碳点颗粒，通过改变纳米颗粒的大小和浓度能够精确控制进入微藻培养液的散射光总量；通过改变纳米颗粒的形状和大小能够精确的调整散射光的波长，有效避免光抑制作用；纳米颗粒悬浮液的流体性质能够有效的在生物反应器中展现完美的反向散射。试验证实：微藻的生长效率提高2%-30%，单体微藻细胞的含油量提高3%-10%，从而带来了整体含油量的显著提升；其它光合作用微生物降低6%-15%。
【IPC分类】C12N1/38
【公开号】CN105039237
【申请号】CN201510497472
【发明人】李凯, 许文娟, 张金玲, 刘永强, 丁奎英
【申请人】李凯
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月14日