专利名称：一株栅藻及其培养方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用生物的方法，处理人类活动产生的生产、生活废水，或含高浓度二氧化碳的废气，并且将由此生产的生物质用于进一步的资源开发，包括能源、食品、保健品、 肥料、饲料等产品。本发明属于环境处理和生物或能源产品开发领域。
背景技术：
当前人类社会面临两大难题气候变暖和环境恶化。气候变暖的一大诱因是工业革命以来由于化石能源的消耗造成的大气中CO2含量的上升。工业生产部门的CO2集中排放是大气中新增CO2的主要来源，热电厂、工业与建筑业、交通行业排放成为主要的CO2来源。工厂高COD污水的排放，农业肥料的使用和畜牧业粪便处理的不当，使我国工农业发达地区水体的污染和富营养化日益严重。微藻也称单细胞藻类，种类约占全球已知藻类的70%。微藻具有资源丰富、光合效率高、生长速度快、适应性强的特点，20世纪50年代，Oswald和Gotaas最早提出利用微藻处理污水的想法。自20世纪80年代以来，生物技术的飞速发展，使藻类大规模培养技术逐步完善。国内外对进一步发挥藻类净化污水的潜力进行了大量研究，使藻类净化污水的机理研究取得了很大进展。微藻光合作用过程中，它们以光能为能源，利用简单的无机物合成有机物，同时消耗、同化污水中大量的氮、磷等营养物质，使水源得到净化。微藻对氮磷等营养物质的主要去除途径一般包括吸收和吸附。微藻利用水中溶解的CO2、HCO3-和CO32-作为碳源进行光合作用的同时，使废水的PH升高，从而导致氨态氮的挥发和正磷酸盐的沉淀，这也是氮磷等营养物质去除的一条途径。微藻消化吸收无机氮磷转化成生物量的能力可以有效的进行氮磷化合物解毒。同时，由于微藻能有效地进行光合作用，将光能、吐0、0)2和无机盐(如NH4+) 转化为体内有机化合物，产生大量氧气，提高溶氧水平，使水体PH值升高；在细菌的作用下使H2S变成无毒的硫酸盐，从而达到净化污水和保持良好水坏境的目的。微藻生物质有许多潜在的应用价值，因为藻类富含油脂、蛋白质、色素、维生素和矿物质。其主要的潜能有用于食料和医药业(人和动物的营养补充物维生素、蛋白质、脂肪酸、多糖等)；提取化工产品如化妆品、精细化工产品等；作为能源产生沼气、燃料；用于饵料和饲料业(鱼虾、甲壳动物等水产动物的饵料，家禽饲料)；农业上作为土壤调节剂、肥料等。近年来随着能源问题的日益突出，寻找合适的可再生能源成为研究领域的热点。 微藻能源具备多个优势，成为备受关注的一个焦点。首先，微藻的生长迅速，且不占用耕地， 可以在滩涂、盐碱地等边际土地上养殖；其次，微藻生长可吸收CO2作为碳源，可缓解全球温室效应；再次，若以污水中的有机物和离子作为微藻生长的营养，收获微藻的同时可以净化污水。
发明内容
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技术问题本发明要解决的技术问题是提供一株栅藻藻株，并利用工农业废弃物或人工培养基培养该栅藻获得生物质，从中可开发多种产品，或应用于废水净化。技术方案为实现上述技术问题的解决，本发明采用如下技术方案在一个方面中，本发明提供一株栅藻(Scenedesmus sp.)，命名为MRA-2，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其特征在于其基因组包含核酸序列18S rDNA(SEQ ID NO :1，图3)和ITS (SEQ ID NO :2，图4)或者它们的互补序列；根据序列比对， 本发明的MRA-2藻株与已公布的藻株的18S rDNA数据存在差异。本发明的栅藻藻株kenedesmus sp. MRA-2已经于2011年3月4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，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为 CGMCC No. 4653。在一个方面中，本发明提供一种培养物，包含所述的MRA-2藻株及其培养基；所述的培养基，其特征在于采用各类无机盐，或者采用工业、养殖业等产生的含有机质的废水， 或者利用工业加工的各种糖类配置。在另一个方面中，本发明提供一种培养第一方面的藻株的培养方法，所述培养方法采用各类无机盐，或者采用工业、养殖业等产生的含有机质的废水，或者利用工业加工的各种糖类配置。在一个实施方案中，栅藻的培养方式，其特征在于培养温度为15-37°C，可接受50-2000 μ mol photonsnT2s4以上的灯光或太阳光光照(优选200-600 μ mol photons mH，向培养物中通入含0. 03-30% (v/v)CO2的气体或空气；其中所述的CO2的来源包含工厂产生的废气或者空气，在通入气体中CO2的含量不超过30% (ν/ν)；本发明还提供MRA-2藻株用于废水的净化的应用；在一个实施方案中，所述废水为含硝酸盐的废水。在另一个实施方案中，所述废水为含氨氮的废水。在一个实施方案中， 所述废水中硝酸盐的浓度为1. 76mM、4. 41mM、17. 6mM。在一个实施方案中，高氨氮废水中氮浓度为39. 4mg/L本发明还提供MRA-2藻株用于生产油脂、脂肪酸、蛋白质、淀粉、色素、多糖和/或核酸的应用；MRA-2的生产应用，其领域包含能源、食品、饲料、保健品和医药。在一个实施方案中，所述藻株可以在硝酸盐存在的情况下，进行油脂、脂肪酸、蛋白质、淀粉、色素、多糖和/或核酸的生产。在一个实施方案中，所述硝酸盐浓度调整为0.375g/L。在一个实施方案中，所述色素为叶绿素a，叶绿素b，叶绿素总量和类胡萝卜素。有益效果工业社会以来，人类的生产生活活动，对自然环境产生了多方面的不良影响。首先是化石燃料的使用造成了 (X)2排放增多，引起了全球的气候变暖问题，成为了当前人类社会面临的重要挑战。其次，工农业生产和人类的生活，带来了废水的大量排放，废水中往往含有高浓度的氮磷等营养物，这些营养物进入江河湖海，引起了水体的富营养化问题，已经深刻影响到了人们的生活和养殖业。MRA-2藻株可以利用废水中的氮磷营养生长，同时作为自养生物，可固定转化CO2 为生物质。若以废水和废气培养MRA-2，一方面可以减轻高浓度的氮磷等营养物流入自然水体，一方面有减少CO2排放的效果。生产的生物质，有开发成多种工业产品的潜力。以生产生物柴油的原料一油脂为例，在低氮条件下培养，总脂的含量可达到干重的37. 6% ；平均油脂产率为1.9g/L，高于绝大多数的文献报道；作为生物柴油的原料部分，中性脂在总油脂中的含量高达90%，其脂肪酸组成以油酸和棕榈酸为主，适合生物柴油的生产。若通过废水提供营养物质，利用微藻MRA-2的光合作用特性，固定工厂废气中碳，合成油脂或其他生物质，进一步加工为生物柴油等高附加值产品，是一条可持续的绿色生产路线。
图1为MRA-2在不同硝酸盐浓度下的生长和氮源消耗图2为MRA-2对含氨氮废水的处理效果。A.除菌污水且不添加接种物；B.除菌污水添加MRA-2 ；C.未除菌污水不添加接种物；D.未除菌污水添加MRA-2图3a MRA-2中性脂经甲酯化后的脂肪酸甲酯质谱北为MRA-2中性脂的脂肪酸组分图4. MRA-2藻株的色素含量变化图 5 为 MRA-2 18S rDNA 核酸序列(SEQ ID NO 1)图 6 为 MRA-2 ITS 核酸序列(SEQ ID NO 2)
具体实施例方式MAR-2分离自山东省潍坊市昌乐县某村庄饮用水水池，具体过程为用无菌瓶取适量水样，在实验室无菌条件下，涂布BG-Il培养基平板，置光照培养箱，250C条件下培养至出现藻落，挑取多个藻落再进行多次划线分离的步骤，直至得到完全纯化的藻落。其中的一株命名为MRA-2，经18SrDNA和ITS序列的测序分析，鉴定为kenedesmus sp.。实施例1. MRA-2藻株的培养和油脂生产方法采用改良的BG-Il培养基，其硝酸盐浓度调整为0. 375g/L，采用柱式培养器(直径为42mm)(直径为42mm，长度为600mm，壁厚2mm，材质为普通玻璃，下同)，从底部通入含 5% CO2的空气，光照强度为200μπιΟ1 photons IrT2iT1,在25°C恒温室采用上述培养基培养 MRA-2藻株，接种浓度为0D750为0. 2。培养基的配方如表1 :表1改良的BG-Il培养基的配置
权利要求
1.一株栅藻藻株kenedesmus sp. MRA-2，保藏编号为CGMCC No. 4653，其特征在于其基因组包含核酸序列18S rDNA(SEQ ID NO 1)和ITS(SEQ ID NO 2)或者它们的互补序列。
2.一种培养物，包含权利要求1所述的MRA-2藻株及其培养基，其特征在于所述培养基采用各类无机盐，或者采用工业、养殖业等产生的含有机质的废水，或者利用工业加工的各种糖类配置。
3.一种培养权利要求1的MRA-2藻株的培养方法，其特征在于采用各类无机盐，或者采用工业、养殖业等产生的含有机质的废水，或者利用工业加工的各种糖类配置进行培养。
4.权利要求3的方法，其特征在于培养温度为15-37°C，可接受50-2000μ mol photons HT2s-1的灯光或太阳光光照，向培养物中通入含0. 03-30% (v/v)CO2的气体或空气。
5.根据权利要求4所述的培养方法，其中所述(X)2的来源包含工厂产生的废气或者空气，在通入气体中(X)2的含量不超过30% (ν/ν)。
6.权利要求1所述的MRA-2藻株进行含硝氮或含氨氮废水的净化的应用。
7.权利要求1所述的MRA-2藻株进行含(X)2废气净化的应用。
8.权利要求1的藻株用于生产油脂、脂肪酸、蛋白质、淀粉、色素、多糖和/或核酸的应用。
9.权利要求8的应用，其中所述脂肪酸的组分为油酸(C18:l)占到了48%，棕榈酸 (C16:0)占到了 21%。
10.权利要求8的应用，其中所述色素包括叶绿素a，叶绿素b，叶绿素总量和类胡萝卜
全文摘要
本发明公开了一株栅藻藻株，命名为MRA-2，其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.4653。MRA-2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的大多数藻株，本发明也公开了MRA-2的培养方法及其应用领域，其应用领域包括CO2的固定，废水的净化，油脂、蛋白质、色素、淀粉、多糖、核酸等生物质的生产。
文档编号C12P21/00GK102250773SQ20111014454
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者何茹, 刘君寒, 张婉璐, 李福利 申请人:中国科学院青岛生物能源与过程研究所