专利名称：一种利用氨絮凝微藻的方法
技术领域：
本发明涉及微藻生物技术领域，特别涉及一种利用氨絮凝微藻的方法及其培养液循环再培养的方法。
背景技术：
微藻是一类细胞体积小(1-30 μ m)，密度低(与培养液密度相近似)，表面带有负电荷的单细胞光合自养微生物。由于微藻细胞生化组成、代谢途径的复杂性和多样性，产生的多糖、蛋白质、色素、脂类等具有潜在的营养和药用价值，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。微藻培养简单，单位面积产量高，具有不与人挣粮、不与粮挣地等有点，对环境、资源和经济的可持续发展有着重要的意义。但是，由于其细胞的特性，采收比较困难、成本高，微藻采收成本占整个产业链条的20-30%。目前采收的方式主要有离心、过滤、气悬浮(申请号200910202971. 3)、添加无机或有机絮凝剂进行絮凝(申请号:200710015212. 7 ；201010205681. 7)，在这些絮凝方式当中，均有优缺点，离心对各种藻均有效但耗能大，不利于大规模利用；过滤较为经济，但是堵塞严重且易造成膜的污染；气悬浮操作简便但效果不够彻底；絮凝剂的添加效果显著， 但絮凝剂的加入一方面会引入外援化合物或者离子造成水体污染，另一方面影响下游的操作和再次分离的困难，因此研究开发一种效果理想、简单易行、成本低、无污染的新采收方式具有重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括以下步骤步骤一、在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使氨与培养液快速混勻，当培养液的PH值处于碱性范围时，静置所述培养液，微藻絮凝；步骤二、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻；优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，在步骤二之后还包括步骤三将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入(X)2气体，调节培养液的PH值为酸性，添加 1%。的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的氨为氨水和/或氨气。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，氨水的浓度为12 观％。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中搅拌的条件为80 120rmpo优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的碱性范围是指pH值为 8 11。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤一中的静置时间为0. 5 池。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤三中的热处理为40 120°C加热 IOmin0
优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，步骤三中的酸性为pH值小于6. 5。优选的是，所述的利用氨絮凝微藻的方法中，微量元素的组成，重量(g)/体积(L) 比，为=Na2EDTA 4. 16，FeCl3 · 6H20 3. 15，CuSO4 · 5Η20 0· 01，ZnSO4 · 7H20 0· 022，CoCl2 · 6H20 0. 01， MnCl2. 4H20 0. 18, Na2MoO4 · 2H20 0. 006, Cyanocobalamin(Vitamin B12)0. 0005, Thiamine HCl (Vitamin Bi) 0. 1，Biotin 0.0005，其余为水。本发明提供了一种利用氨絮凝微藻的方法，包括以下步骤1、取培养有微藻的培养液于烧杯中，所述烧杯放置在搅拌器上，如磁力搅拌器，转速为80 120rmp的条件下往微藻培养液中逐滴加入氨水或通入氨气，氨水的浓度为12 28%,氨和培养液快速混勻，用pH计测试培养液的pH值直至培养液的pH值为8 11时， 静置0.5 池，使微藻絮凝；2、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻；3、分离出的培养液于沸水浴中加热lOmin，加热冷却后在pH检测的状态下通入 CO2气体，调节培养液的pH值为6. 5以下，然后添加75ul 1%。的微量元素，微量元素的组成， 重量(g)/ 体积(L)比，为=Na2EDTA 4. 16，FeCl3 · 6H20 3. 15，CuSO4 · 5H20 0. 01，ZnSO4 · 7H20 0. 022, CoCl2 ·6Η20 O. 01，MnCl2. 4Η20 0. 18, Na2MoO4 · 2Η20 0. 006, Cyanocobalamin (Vitamin Β12) O. 0005，Thiamine HCl (Vitamin Bi) O. 1，Biotin 0.0005，其余为水。所述微量元素提供微藻生长过程中所必要的元素，培养液用于循环培养微藻。本发明提供的一种利用氨絮凝微藻的方法，具有以下突出特点1、采用的絮凝剂氨水用量少、絮凝效果快速、显著；静止沉降后上清培养液经过热处理和通入CO2,加入的氨被转化为铵的形式，CO2被转化为HCO3-形式分别作为氮源、碳源被微藻再次利用，实现了循环培养，降低了成本。2、本方法采用的氨水不会引入金属离子、难降解化合物等，不形成二次污染，且能缓解温室气体效应。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的， 不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。实施例11、海洋微藻 HTBS-I (High-Tolerance bicarbonate species 1,盐藻属的一种) 和微拟球藻Nannochloropsis oculata(Austin, TX, USA)的培养以IXlO6的接种量接种于F2培养液中，F2培养液的组成，重量(g)/体积(L)比，为=NaNO3O. 075，NaH2PO4 · 2H20 0. 00565，其余为过滤海水。微量元素A5添加lml，其中A5的组成，重量(g)/体积(L)比，为 Na2EDTA 4. 16，FeCl3 · 6H20 3. 15，CuSO4 · 5Η20 0· 01，ZnSO4 · 7H20 0· 022，CoCl2 · 6H20 0. 01, MnCl2. 4H20 0. 18, Na2MoO4 · 2H20 0. 006, Cyanocobalamin(Vitamin B12)0. 0005, Thiamine HCl (Vitamin B1)0. LBiotin 0. 0005，其余为试剂水。25士 1°C的条件下生长14天；淡水微藻小球藻Chlorella sorokiniana(Austin, TX, USA)的培养以IXlO6的接种量接种于不含葡萄糖的BBM(Bold，s Basal Medium)培养液中，25 士 1°C的条件下生长14天，培养有微藻的培养液用以下述实验，具体步骤为2、取市售分析纯氨水5ml，等体积加入蒸馏水，配成稀释溶液a ；
3、用烧杯取上述1的培养有微藻的培养液100ml，放于磁力搅拌器上，以80 120rpm进行搅拌，在pH检测状态下，逐滴加入溶液a，直至pH值达到8 11 ；4、然后静止放置，分别在0.釙，Ihdh，6h，12h测定距烧杯底部2cm处的OD6tltl ；然后利用公式计算絮凝率(％ ) = (1-A/B) X 100 (A 絮凝后的0D_，B 絮凝前的0D_)；5、取絮凝后的上清液75ml，沸水中水浴lOmin，冷却后，在pH检测状态下通入 100%的CO2气体，并以气石作为气体分散阀，直至PH降低到6. 5以下；6、向处理过的培养液5添加75ul的微量元素；7、以2X IO6接种量接种于培养液6中，分别在第0、2、4、6天测定OD6tltl ；实施例2将大约2ml的实例1中所述稀释液a逐滴加入到IOOml培养14天的HTBS-1海洋微藻中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10. 8，然后静止沉淀，该藻在0. 5-lh絮凝率达到66. 8%,6h达到92. 4%以上，12h大于96. 3%，沉降后的上清倒出备用，收集底部絮凝物。实施例3将大约2ml的稀释液a逐滴加入到IOOml培养14天的微拟球藻Nannochloropsis oculata中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10. 7，然后静止沉淀， 该藻在0. 5-lh絮凝率达到87. 5%,6h达到93. 4%以上，12h达到99. 2%以上，沉降后的上清倒出备用，收集底部絮凝物。实施例4将大约anl的稀释液a逐滴加入到IOOml培养14天的小球藻 Chlorellasorokiniana中，并以120rpm的转速在磁力搅拌器上搅拌，直至pH值达到10.0， 然后静止沉淀，该藻在他达到38. 9 %，1 达到50. 6 %，沉降后的上清倒出，并过滤备用，收集底部絮凝物。实施例5取实例2中的上清液，分别以沸水水浴lOmin，以60ml/min的流速通入100%的 CO2，沸水水浴IOmin后再以60ml/min的流速通入100%的C02，以ImM的NH4HCO3溶于灭菌后的F2中作为阳性对照，结果表明微藻完全可以利用NH4+和HC03_作为氮源和碳源，且生长良好；微藻培养液循环再利用中，只有沸水浴和通入(X)2相组合的情况比较理想，6天后的 OD600值是最初的2. 1倍，具体参见表1。表1不同条件处理下的培养液微藻生长趋势(OD6J
权利要求
1.一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括以下步骤步骤一、在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使氨和培养液快速混勻，当培养液的PH值处于碱性范围时，静置所述培养液，微藻絮凝；步骤二、待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻。
2.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，在步骤二之后还包括步骤三将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入(X)2气体，调节培养液的PH值为酸性，添加1%。的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。
3.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的氨为氨水和/或氨气。
4.如权利要求3所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中氨水的浓度为12 观％。
5.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中搅拌的条件为80 120rmpo
6.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的碱性范围是指pH值为 8 11。
7.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤一中的静置时间为0.5 3h。
8.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤三中的热处理为40 120°C 加热IOmin0
9.如权利要求1所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中步骤三中的酸性为pH值小于6. 5o
10.如权利要求2所述的利用氨絮凝微藻的方法，其中，微量元素混合溶液的组成，重量(g)/ 体积(L)比，为=Na2EDTA 4. 16，FeCl3 · 6H20 3. 15，CuSO4 · 5H20 0. 01，ZnSO4 · 7H20 0. 022, CoCl2 ·6Η20 0· 01，MnCl2. 4Η20 0. 18, Na2MoO4 · 2Η20 0. 006, Cyanocobalamin (Vitamin Β12) 0· 0005，Thiamine HCl (Vitamin Bi) 0. 1，Biotin 0.0005，其余为水。
全文摘要
一种利用氨絮凝微藻的方法，其特征是，包括如下步骤在搅拌的条件下往培养有微藻的培养液中加入氨，使培养液的pH值处于碱性范围，静置，微藻絮凝；待微藻絮凝和培养液分层，分离出上层的培养液，收集絮凝的微藻。另外还包括将所述分离出的培养液进行热处理，加热冷却后通入CO2气体，调节培养液的pH值为酸性，添加1‰的微量元素混合溶液，培养液用于循环培养微藻。该方法絮凝效果显著，耗时短，无金属离子的二次污染，可结合利用烟道气中的CO2实现碳、氮元素双利用。本发明的产业化利用既能缓解温室气体效应，又可降低能源微藻等产业采收成本，而且操作简便，工艺简单，可适用于微藻产业化采收。
文档编号C12N1/12GK102492624SQ20111039067
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者刘晨风, 刘智永, 李德茂, 陈方见, 陈树林 申请人:天津工业生物技术研究所