微藻规模化采收方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及生物工程领域领域，具体涉及一种微藻规模化采收方法。
【背景技术】
[0002]目前的工业化微藻培养大多采用跑道池、管式反应器、平板式反应器等方式。微藻采收方式有离心脱水、过滤脱水、絮凝脱水、气浮脱水和沉降脱水等。由于微藻是一种单细胞的微生物，细胞直径仅为5-20μπι，培养密度0.5-2g/L，因此采用离心和过滤脱水需要较大的能量投入和设备成本投入，无形中提高了微藻规模化利用的成本。而气浮脱水和沉降脱水的效果较差。絮凝是指往微藻原液中加入絮凝剂，中和细胞表面电荷或形成桥接使微藻细胞快速集结沉降，达到高效收获微藻的目的。微藻絮凝收获是微藻生物质能源应用技术的重要方面，它能够将悬浮的微藻快速絮凝，得到高浓度的微藻生物质。微藻生物絮凝对微藻生物质能源开发应用的能量输入和成本控制具有重要意义。阳离子絮凝剂、聚合物絮凝剂以及PH调节是目前常用的三种絮凝方式。其中，阳离子絮凝剂(如硫酸铝、明矾、氯化铁等)通过阳离子中和藻细胞表面所带的负电荷实现絮凝，具有絮凝效率高，脱水率高的优点，但缺点是加入培养液的阳离子无法回收利用，因此长期使用阳离子絮凝剂一方面会破坏水质，导致重金属超标，且培养液无法循环利用，另一方面当以食品或食品添加剂为主要目标产物时，阳离子絮凝剂的使用会污染微藻生物质的目标产物。PH絮凝是通过pH调节强化培养液中阳离子对藻细胞表面负电荷的中和作用，优点是价格低，避免水资源破坏和对目标产物的影响，缺点是絮凝效率低，脱水效果差。
【发明内容】
[0003]为了降低微藻采收过程中的设备投入和能耗问题，并且避免对培养液水质的破坏，解决培养液循环利用的问题，本发明提供了一种微藻规模化采收方法，即通过使用聚谷氨酸和微生物絮凝剂作为絮凝剂进行微藻的规模化采收，收集率可达90-95%，聚谷氨酸无毒无害，不仅不会破坏水质，还可被藻细胞吸收利用，促进微藻的继续增长，实现了培养液的循环利用。
[0004]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0005]微藻规模化采收方法，包括如下步骤:
[0006]S1、将芽孢杆菌RPl 137置于含有酵母粉7g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，氨基酸螯合镁2g/L，短豆芽提取液3g/L，甘蔗粉0.3g/L，pH为7.0的培养基中，33-37 V，200_300rpm条件振荡培养3d，得微生物絮凝剂；
[0007]S2、在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积；
[0008]S3、向微藻原液中加入聚谷氨酸，充分搅拌均勾后，继续培养l-5d，得第一混合液；
[0009]S4、调整所得的第一混合液PH至6-10后，加入步骤SI所得的微生物絮凝剂，常温下处理30-40S，得第二混合溶液；
[0010]S5、将所得的第二混合液置于玻璃分液器中，静置絮凝10-30min，使其分层；[0011 ] S6、收集下层微藻生物质，脱水，干燥。
[0012]其中，所述短豆芽提取液由新鲜矮豆芽清洗，水分沥干后，用闪式提取器处理所得。
[0013]其中，所述甘蔗粉通过以下步骤制备所得:将新鲜的甘蔗，清洗，切段，水分沥干后，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.7-1.6MPa，爆破处理13_27min;然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.6-1.9MPa，蒸汽爆破处理1.3-3.7min，降温，室温浓缩至相对密度1.10-1.20，喷雾干燥浓缩液，得甘蔗粉。
[0014]其中，所述步骤S3中每升微藻原液添加0.3-2.3g聚谷氨酸。
[0015]其中，所述微生物絮凝剂的添加量为:当微藻原液浓度大于600mg/L时，按微藻原液1/1000容积比进行投加，当微藻原液浓度小于600mg/L时，按微藻原液1/10000-5/10000容积比进行投加。
[0016]其中，当微藻原液浓度在l-4g/L时培养1-4天，当微藻原液浓度>4g/L时培养I天，微藻原液浓度< lg/L时培养5天。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]通过特制的培养基对芽孢杆菌RPl137进行培养，使其快速进入对数生长期，发酵液活菌数平均可提高30%以上，芽孢比例大于95%，可使发酵周期缩短6-8小时，从而大大提高了产品质量，降低了生产成本;通过聚谷氨酸对微藻原液进行预絮凝，然后再通过微生物絮凝剂进行絮凝处理，从而实现了微藻的的规模化采收，收集率可达90-95%，且整个絮凝的过程无需调节温度，使用方便的同时进一步降低了成本;聚谷氨酸无毒无害，不仅不会破坏水质，还可被藻细胞吸收利用，促进微藻的继续增长，实现了培养液的循环利用。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]以下实施例中所使用的短豆芽提取液由新鲜矮豆芽清洗，水分沥干后，用闪式提取器处理所得;所使用的甘蔗粉通过以下步骤制备所得:将新鲜的甘蔗，清洗，切段，水分沥干后，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.7-1.6MPa，爆破处理13_27min ；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为1.6-1.9MPa，蒸汽爆破处理1.3-3.7min，降温，室温浓缩至相对密度1.10-1.20，喷雾干燥浓缩液，得甘蔗粉;所使用的微生物絮凝剂的添加量为:当微藻原液浓度大于600mg/L时，按微藻原液1/1000容积比进行投加，当微藻原液浓度小于600mg/L时，按微藻原液1/10000-5/10000容积比进行投加。
[0021]实施例1
[0022]S1、将芽孢杆菌RPl 137置于含有酵母粉7g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，氨基酸螯合镁2g/L，短豆芽提取液3g/L，甘蔗粉0.3g/L，pH为7.0的培养基中，33°(:，200印111条件振荡培养3d，得微生物絮凝剂；
[0023]S2、在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积；
[0024]S3、向微藻原液中加入聚谷氨酸，每升微藻原液添加0.3g聚谷氨酸，充分搅拌均匀后，继续培养l-5d，得第一混合液;当微藻原液浓度在l-4g/L时培养1-4天，当微藻原液浓度>4g/L时培养I天，微藻原液浓度< lg/L时培养5天；
[0025]S4、调整所得的第一混合液PH至6后，加入步骤SI所得的微生物絮凝剂，常温下处理30s，得第二混合溶液；
[0026]S5、将所得的第二混合液置于玻璃分液器中，静置絮凝lOmin，使其分层；
[0027]S6、收集下层微藻生物质，脱水，干燥。
[0028]实施例2
[0029]S1、将芽孢杆菌RPl 137置于含有酵母粉7g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，氨基酸螯合镁2g/L，短豆芽提取液3g/L，甘蔗粉0.3g/L，pH为7.0的培养基中，37°(:，300印111条件振荡培养3d，得微生物絮凝剂；
[0030]S2、在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积；
[0031 ] S3、向微藻原液中加入聚谷氨酸，每升微藻原液添加2.3g聚谷氨酸，充分搅拌均匀后，继续培养l-5d，得第一混合液;当微藻原液浓度在l-4g/L时培养1-4天，当微藻原液浓度
>4g/L时培养I天，微藻原液浓度< lg/L时培养5天；
[0032]S4、调整所得的第一混合液PH至10后，加入步骤SI所得的微生物絮凝剂，常温下处理40s，得第二混合溶液；
[0033]S5、将所得的第二混合液置于玻璃分液器中，静置絮凝30min，使其分层；
[0034]S6、收集下层微藻生物质，脱水，干燥。
[0035]实施例3
[0036]S1、将芽孢杆菌RPl 137置于含有酵母粉7g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，氨基酸螯合镁2g/L，短豆芽提取液3g/L，甘蔗粉0.3g/L，pH为7.0的培养基中，35°(:，250印111条件振荡培养3d，得微生物絮凝剂；
[0037]S2、在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积；
[0038]S3、向微藻原液中加入聚谷氨酸，每升微藻原液添加1.3g聚谷氨酸，充分搅拌均匀后，继续培养l-5d，得第一混合液;当微藻原液浓度在l-4g/L时培养1-4天，当微藻原液浓度
>4g/L时培养I天，微藻原液浓度< lg/L时培养5天；
[0039]S4、调整所得的第一混合液PH至8后，加入步骤SI所得的微生物絮凝剂，常温下处理35s，得第二混合溶液；
[0040]S5、将所得的第二混合液置于玻璃分液器中，静置絮凝20min，使其分层；
[0041 ] S6、收集下层微藻生物质，脱水，干燥。
[0042]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.微藻规模化采收方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将芽孢杆菌RPl137置于含有酵母粉7g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，氨基酸螯合镁2g/L，短豆芽提取液3g/L，甘蔗粉0.3g/L，pH为7.0的培养基中，33-37°(:，200-300印111条件振荡培养3d，得微生物絮凝剂； 52、在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积； 53、向微藻原液中加入聚谷氨酸，充分搅拌均匀后，继续培养l-5d，得第一混合液； 54、调整所得的第一混合液PH至6-10后，加入步骤SI所得的微生物絮凝剂，常温下处理30-40s，得第二混合溶液； 55、将所得的第二混合液置于玻璃分液器中，静置絮凝10-30min，使其分层； 56、收集下层微藻生物质，脱水，干燥。2.根据权利要求1所述的微藻规模化采收方法，其特征在于，所述短豆芽提取液由新鲜矮豆芽清洗，水分沥干后，用闪式提取器处理所得。3.根据权利要求1所述的微藻规模化采收方法，其特征在于，所述甘蔗粉通过以下步骤制备所得:将新鲜的甘蔗，清洗，切段，水分沥干后，置于汽爆罐内，先通入氮气至汽爆罐内压力为0.7-1.6MPa，爆破处理13_27min ；然后迅速通入蒸汽至汽爆罐内压力为I.6-1.9MPa，蒸汽爆破处理1.3-3.7min，降温，室温浓缩至相对密度1.10-1.20,喷雾干燥浓缩液，得甘蔗粉。4.根据权利要求1所述的微藻规模化采收方法，其特征在于，所述步骤S3中每升微藻原液添加0.3-2.3g聚谷氨酸。5.根据权利要求1所述的微藻规模化采收方法，其特征在于，所述微生物絮凝剂的添加量为:当微藻原液浓度大于600mg/L时，按微藻原液1/1000容积比进行投加，当微藻原液浓度小于600mg/L时，按微藻原液1/10000-5/10000容积比进行投加。6.根据权利要求1所述的微藻规模化采收方法，其特征在于，当微藻原液浓度在l_4g/L时培养1-4天，当微藻原液浓度>4g/L时培养I天，微藻原液浓度< lg/L时培养5天。
【专利摘要】本发明公开了一种微藻规模化采收方法，包括如下步骤：在微藻采收前，测定微藻原液中的生物质浓度和体积；向微藻原液中加入聚谷氨酸，充分搅拌均匀后，继续培养1-5d后，调整PH至6-10，加入采用芽孢杆菌RP1137培养所得的微生物絮凝剂，常温下处理30-40s，置于玻璃分液器中，静置絮凝，使其分层；收集下层微藻生物质，脱水，干燥。本发明通过协同聚谷氨酸和微生物絮凝剂对微藻原液进行絮凝处理，实现了微藻的规模化采收，收集率可达90-95％，且整个絮凝的过程无需调节温度，使用方便的同时进一步降低了成本；聚谷氨酸无毒无害，不仅不会破坏水质，还可被藻细胞吸收利用，促进微藻的继续增长，实现了培养液的循环利用。
【IPC分类】C12N1/02, C12N1/12
【公开号】CN105670935
【申请号】CN201610217688
【发明人】张莉, 赵奎, 李润植
【申请人】张莉, 赵奎, 李润植
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月3日