一種製備微藻油脂的方法
2023-04-25 06:02:16 2
一種製備微藻油脂的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於生物技術和生物能源領域，具體設及一種利用c〇2製備微藻油脂的方 法。
【背景技術】
[0002] 由於化石能源的日趨減少和使用化石能源造成溫室效應的增加，越來越多的科研 工作者把目光集中到可再生能源的開發和利用上。生物質能作為地球上最重要的可再生能 源，它包括林業生物質、農作物、水生植物、農業廢棄物等。在諸多的生物質能源中，微藻是 重要的可再生資源。它們具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環境適應能力強、生長 周期短、生物量產量高等特點。其細胞中含獨特的初級或次級代謝產物，化學成分複雜。微 藻的太陽能轉化效率可達到3. 5%，是生產藥品、精細化工品和新型燃料的潛在資源，從微藻 中得到的脂肪酸可轉化成脂肪酸甲脂，即生物柴油。
[0003] 隨著世界經濟的發展，大量的化石能源的使用和消耗，導致能源的短缺和環境的 日益惡化，特別是0)2的急劇增加引起的溫室效應越來越嚴重。微藻的生長周期短、光合效 率高，0)2固定效率高，一定條件下可達陸生植物的10倍W上，不僅可W減少CO2排放，同時 也降低了培養成本；除廢氣中的一些SOx、NOx等成分也隨著微藻的代謝被淨化處 理，有效減少有害氣體排放，因此利用微藻油脂作為原料生產的生物柴油是目前最有可能 滿足世界運輸所需燃料的可再生能源。
[0004] 目前對於小球藻、柵藻等產油微藻研究的較多。CN20110144545.6公開了一株 柵藻藻株，該藻株的生長可利用人工培養基或經適當處理的廢水生長，其特點是油脂產 率高於目前大多數分藻株，該藻株應用領域包括0)2的固定，廢水的淨化，油脂、蛋白質、 色素、澱粉、多糖、核酸的生產。CN20120154470.4公開了一株富油海洋微藻微擬球藻（ 巧^扣心施）藻株及其應用，該藻株可在閒=4. 5的環境下正常生長，其油 脂含量可達35%。〔肥0111019480. X公開了一株微藻藻株（妳巧7 .)及其用於生產 生物柴油的應用，利用該藻株可生產高附加值的多不飽和脂肪酸，包括亞麻酸C18:3和神 經酸C24:1，其在獲得生物柴油的同時，獲得高附加值的副產品。CN102703326A公開了一種 高C〇2耐受性和固定率的微藻及其選育方法，但該專利所提供的藻株並未設及該藻株的油 脂含量。上述專利要麼不能高效利用C〇2生產油脂，要麼獲得的生物質中油脂含量不夠高。 特別是在實際應用中，當環境中C〇2體積分數大於5%時，大部分微藻的生長將受到抑制，影 響固碳效率。同時一般微藻在中性條件下適宜生長，在偏酸性或偏鹼性條件下不利於微藻 生長，而C〇2在中性環境下溶解度低，不利於藻類吸收利用。
[0005] 劉平懷等(有機碳源對單針藻細胞生長、油脂積累和光合作用的影響，生物工程， 2012, 33 (18) : 224-246)介紹了利用有機碳源培養單針藻的一種生產方式，培養結束雖然 生物量超過了 lOg/l，但運種方式為單針藻異養培養方式，培養過程中利用葡萄糖等有機碳 源來實現細胞生長，運種培養方式沒有利用C〇2等無機碳源經濟，而且有機碳源的加入，在 培養過程易產生染菌問題，影響藻細胞的生長。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的不足，本發明提供了一種利用c〇2製備微藻油脂的方法。本發明 方法提高了微藻培養體系對高濃度0)2的耐受性和溶解性，提高了固碳效率，微藻油脂的收 獲量明顯提高，能夠進行生物柴油的生產。
[0007] 本發明製備微藻油脂的方法，包括如下內容：在光生物反應器中加入微藻培養基 和混合微藻種子液，維持培養體系抑為8~12,優選為9~11，通入氣體中C〇2體積含量 為5v%~45v%，優選為lOv%~30v% ;其中混合微藻包括斜生柵藻（況6/76沁67?化？ oWi卿化0 FSH-Y2和單針藻（ifonorajoAi扣歴巧7) SS-B1，分別於2012年9月11日和2013年4月15 日保藏於"中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中屯、"，保藏編號分別為CGMCC No. 6551和 CGMCC No. 7479。
[0008] 本發明所述FSH-Y2藻株在顯微鏡下藻細胞呈紡鍵形，叢生，有細胞壁膜包裹，顏 色為深綠色；單個藻細胞直徑約為6~10 y m。該藻株在高pH值下能夠更好的吸收利用二 氧化碳，快速生長繁殖。
[0009] 本發明所述單針藻SS-Bl藻株是一種淡水綠藻，在顯微鏡下藻細胞為長葉形，綠 色，藻種長為10~20 y m，寬2~4 y m，內含色素，平板藻落形態為S形，深綠色。該藻株能 夠耐受高濃度的C〇2和SO 2,可W利用含C〇2和SO 2的廢氣或煙氣進行光照自養生長獲取富 含油脂的生物質，固碳效率高。
[0010] 本發明所述微藻培養基採用BG11、SE等培養微藻的液體培養基，其中斜生柵藻 FSH-Y2單獨培養時將抑調節為10~12。 1] 本發明混合微藻種子液的接種量為5v%~lOv%，其中斜生柵藻FSH-Y2種子液和單 針藻SS-Bl種子液的體積比為0. 5:1~2:1。本發明可W將斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針 藻SS-Bl種子液單獨進行放大培養，再按照體積比為0. 5:1~2:1的比例混合接入光照生 物反應器中。上述微藻種子液及其擴大培養的溫度為20~30°C，光照周期為2地，光暗時 間比為14:10,光照強度為2000~lOOOOLux，振蕩培養至對數生長期。
[0012] 本發明兩種微藻混合培養生產油脂的培養溫度為20~30°C，光照強度為2000~ lOOOOLux。培養體系進入穩定期後，結束培養。收穫的藻細胞經檢測，細胞總脂含量可高達 細胞乾重的42% W上。
[0013] 本發明的混合微藻可W利用含c〇2和s〇2的廢氣或煙氣進行光照自養生長獲取富 含油脂的生物質，廢氣或煙氣中C〇2含量不超過40v%，SO 2含量不超過600X 10 6 (v/v)。
[0014] 與現有技術相比，本發明可W帶來W下有益效果： 1、 本發明將斜生柵藻FSH-Y2和單針藻SS-Bl混合培養，提高了微藻培養體系對高濃度 0)2的耐受性和固碳效率，微藻油脂的收穫量明顯提高； 2、 本發明在高抑環境下進行微藻的培養，能夠增加培養體系中(?的溶解度，有助於 微藻對％的吸收利用，提高了固碳效率；同時在高抑值培養微藻時，可W有效抑制微藻生 長過程中雜菌的生長； 3、 本發明的混合培養體系能夠耐受高濃度的C〇2和SO 2,可W利用廢氣中的C〇2進行自 養生長，固定C〇2,緩解目前工業社會帶來的溫室效應和廢氣汙染問題。
【具體實施方式】 陽015] 下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明。本發明中，wt%為質量分數，V%為體 積分數。
[0016] 實施例1微藻種子液的製備 微藻培養義用BGll培養基，培養基配方如表1和表2所不。
[0017] 表1 BGll培養基
*表2表1中A5+Co solution的組成
將斜生柵藻FSH-Y2和單針藻SS-Bl分別接種於BGll液體培養液中，並將培養斜生柵 藻FSH-Y2的培養基的抑調節為10~12。在恆溫光照搖床中培養，培養溫度為25°C，光照 周期為2地，光暗時間比為14:10,光照強度為5000LUX，12化pm振蕩培養至對數生長期，獲 得斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻SS-Bl種子液，將上述種子液在15°C弱光下保存備用。
[0018] 將上述斜生柵藻FSH-Y2種子液、單針藻SS-Bl種子液W及按照體積比1:1混合的 混合微藻種子液分別接種到BGll培養基中進行擴大培養，通入氮氣和二氧化碳的混合氣 體，其中二氧化碳的含量為5v%，培養過程中光照強度為5000LUX，培養溫度為28°C，pH值為 9,光照周期為2地，光暗時間比為14:10。培養至對數生長期，結束培養，將得到的種子液置 於15°C弱光下保存備用。
[0019] 實施例2微藻油脂的製備 將實施例1製備的不同種子液分別接種在BGll培養基進行微藻油脂的製備。在光生 物反應器中進行，斜生柵藻FSH-Y2種子液、單針藻SS-Bl種子液W及按照體積比1:1混合 的混合微藻種子液，按照lOv%的接種量接種到BGll培養基中，pH值控制在9~11之間， 通入氮氣和二氧化碳的混合氣體，其中二氧化碳含量為5v%~45v%，光照強度為5000LUX， 培養溫度為28°C，光照周期為24h，光暗時間比為14:10。培養7天後處於穩定期，結束培 養，離屯、收集藻液，在-60°C條件下真空冷凍乾燥至恆重後測量藻粉乾重，計算生物質產量， 並採用正己燒：乙酸乙醋法測得總脂含量，結果如表3所示。
[0020] 表3混合藻與單一藻製備微藻油脂的效果比較
由表3可見，相對於單一藻，混合藻在高抑和高C〇2濃度下，獲得了更高的生物量和油 脂含量。
[0021] 實施例3利用煙氣製備微藻油脂 製備條件與實施例1相同，不同之處在於通入含S〇2和C〇2的煙氣，煙氣中C〇2的含量為 lOv%~30v%，S〇2含量為200X 10 6~400X 10 6 (v/v)，維持反應體系的抑為10。10天後 結束培養，離屯、收集藻細胞，在-60°C條件下真空冷凍乾燥至恆重後測量藻粉乾重，計算生 物質產量，並採用正己燒：乙酸乙醋法測得總脂含量，結果如表4所示。
[0022] 表4混合藻與單一藻的培養效果比較
由表4可見，在高抑體系中，相對於單一藻，混合藻不僅可W耐受高濃度的0)2,而且可 W耐受一定濃度的S〇2,獲得了更高的生物量。由此可見，可W利用混合藻及廢氣或煙氣制 備微藻油脂，實現了油脂的生產，同時可W淨化廢氣。
【主權項】
1. 一種製備微藻油脂的方法，其特徵在於包括如下內容：在光生物反應器中加入 微藻培養基和混合微藻種子液，維持培養體系pH為8~12,通入氣體中(：02體積含量 為5v%~45v%，其中混合微藻包括斜生柵藻（5be>i?e>i/e>6?/6· FSH-Y2和單針藻 6^)SS-B1，分別於2012年9月11日和2013年4月15日保藏於"中國微 生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心"，保藏編號分別為CGMCC No. 6551和CGMCC No. 7479 〇2. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：維持培養體系pH為9~11，通入氣體中 C02體積含量為10v%~30v%。3. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述的FSH-Y2藻株在顯微鏡下藻細胞呈 紡錘形，叢生，有細胞壁膜包裹，顏色為深綠色；單個藻細胞直徑約為6~10 μ m。4. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述的SS-B1藻株是一種淡水綠藻，藻細 胞為長葉形，綠色，藻種長為10~20 μπι，寬2~4 μπι，內含色素，平板藻落形態為S形，深 綠色。5. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述微藻培養基採用BG11或SE液體培 養基，其中斜生柵藻FSH-Y2單獨培養時將pH調節為10~12。6. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：混合微藻種子液的接種量為5v%~10v%， 其中斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻SS-B1種子液的體積比為0. 5:1~2:1。7. 按照權利要求6所述的方法，其特徵在於：將斜生柵藻FSH-Y2種子液和單針藻 SS-B1種子液單獨進行放大培養，再按照體積比為0. 5:1~2:1的比例混合接入光生物反應 器中。8. 按照權利要求6或7所述的方法，其特徵在於：微藻種子液及其擴大培養的溫度為 20~30°C，光照周期為24h，光暗時間比為14:10,光照強度為2000~lOOOOLux，振蕩培養 至對數生長期。9. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：兩種微藻混合培養生產油脂的培養溫度 為20~30°C，光照強度為2000~10000Lux ;培養體系進入穩定期後，結束培養；收穫的藻 細胞經檢測，細胞總脂含量佔細胞乾重的42%以上。10. 按照權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述的混合微藻可以利用含〇)2和502的 廢氣或煙氣進行光照自養生長獲取富含油脂的生物質，廢氣或煙氣中C0 2含量不超過40v%， S〇2含量不超過 600X 10 6 (v/v)。
【專利摘要】本發明公開了一種製備微藻油脂的方法，包括如下內容：在光生物反應器中加入微藻培養基和混合微藻種子液，維持培養體系pH為8～12，通入氣體中CO2體積含量為5v%～45v%，其中混合微藻包括斜生柵藻（Scenedesmus obliqnus）FSH-Y2和單針藻（Monoraphidium sp）SS-B1，分別於2012年9月11日和2013年4月15日保藏於「中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心」，保藏編號分別為CGMCC No.6551和CGMCC No.7479。本發明方法提高了微藻培養體系對高濃度CO2的溶解性和耐受性，提高了固碳效率，微藻油脂的收穫量明顯提高，能夠進行生物柴油的生產。CGMCC No.74792013.04.15
【IPC分類】C12P7/64, C12R1/89, C12P39/00
【公開號】CN105713951
【申請號】CN201410731224
【發明人】師文靜, 姚新武, 廖莎, 孫啟梅, 樊亞超, 高大成, 王領民, 李曉姝
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院