[發明專利]一種微生物耦合培養生產油脂的方法

有效

• 申請號: 201110352434.4
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103103126A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王領民;金平;李曉姝;師文靜;張霖;王崇輝;高大成;喬凱
• 申請（專利權）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
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N1/20;C12P7/64;C12R1/01;C12R1/07;C12R1/145;C12R1/225;C12R1/22;C12R1/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體地說涉是一種利用厭氧細菌與自養產油微藻進行耦合培養來獲得高細胞收獲量同時收獲微生物油脂的方法。

背景技術

隨著石油資源的日益緊缺、石油價格的不斷上漲、油品供需矛盾的日漸凸顯及環境污染問題的更加突出，多渠道開發可再生油脂資源成為必然。來自微生物油脂的柴油具有能量密度高、含硫量低、燃燒充分、潤滑性好等性能，還具有可再生、易生物降解、儲運安全、抗爆性能好等特點，是石化能源的理想替代品。

微藻是含油微生物之一，微藻富含蛋白質、多糖、不飽和脂肪酸等營養成分（如螺旋藻），可用于食品、醫藥和能源方面；可以大量積累脂肪酸，有些微藻如小球藻，其體內脂肪酸含量可占干重的30％～60％。利用培養微藻來積累油脂資源，已經成為目前利用太陽能開發可再生資源最熱門的研究領域。不僅具有巨大的市場潛力，而且具有非凡的社會價值。

微生物發酵油脂的培養與制備方法一般采用酵母菌為發酵菌種（CN200610113582.X），經過常規的微生物培養進行生物量積累，得到含油微生物菌體，進而處理該菌體，得到生物油脂。該技術過程采用單一微生物發酵培養過程，其生物油脂積累在細胞內，細胞收獲量是制約油脂收獲量的關鍵因素。

微藻細胞生長方式分一般為光自養和異養碳源兩種，光自養過程要消耗CO₂，CO₂的有效利用吸收，是實現理想培養效果的關鍵，同時存在補充CO₂與光合作用產生O₂的解吸、排出的問題。劉建國等“微藻規模培養的管道光生物反應器”（CN200410020978.0）及繆堅人等“一種微藻工業生產用光合生物反應器系統”（CN03128138.9）均采用在光生物反應器系統中加入一種裝置方法，來實現CO₂的補給，同時也能實現一定的氧解析效果。異養生長過程是利用有機碳源為底物替代自養過程中的CO₂來進行微藻生物質的積累，細胞生長速度較快，但細胞內油脂積累水平相對較低。

目前文獻中對于兼性厭氧細菌培養生產油脂和自養微藻進行CO₂補給和氧解析過程來生產含油微藻生物質以獲取油脂等方面都有所涉及，但都是各自進行培養，且自養培養微藻過程中，CO₂補充及其固定效率偏低的問題一直得不到很好的解決，為克服目前CO₂補給和氧解析效果不夠理想、過程繁瑣、投資過大等不利因素。還需要對含油微生物培養過程中CO₂補給手段進行優化，改善培養系統的碳源供應，優化培養工藝。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種利用兼性厭氧細菌與自養微藻進行種子制備，進而實現耦合培養的方法，本發明方法具有提高自養微藻收獲量，提高無機碳源（CO₂）的利用率，提高微生物油脂含量，簡化培養裝置等優點，同時對兼性厭氧細菌的發酵過程影響較小，實現兩者同步進行。

本發明微生物耦合培養生產油脂的方法，包括如下內容：

（1）培養自養微藻種子液，并擴大培養至生物量OD值為5.0～10.0，擴大培養微藻種子液的pH值為9～12；

（2）培養兼性厭氧細菌種子液，并進行批式流加發酵；

（3）在兼性厭氧細菌進行批式流加發酵過程中，在光照式生物反應器內以步驟（1）中制備好的擴大培養微藻種子液為細菌發酵的堿中和劑，控制兼性厭氧細菌發酵過程的pH值范圍為6～9，進行兩種微生物的耦合培養。

本發明方法中，擴大培養的兼性厭氧細菌進行批式流加發酵過程中使用擴大培養的自養微藻培養液為pH中和劑，實現兩種微生物的混合培養，混合培養在光照式生物反應器內進行，耦合培養過程中，流加補充兼性厭氧細菌生長代謝所需的有機碳源。

本發明方法中，兼性厭氧細菌包括芽孢桿菌、梭形桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌或克雷伯氏菌等，有機碳源為葡萄糖、甘油、果糖、淀粉、纖維素水解液等，兼性厭氧細菌的代謝產物，即兼性厭氧細菌發酵產物一般為醇類和/或有機酸等，不同兼性厭氧細菌得到的發酵產物有所不同，根據兼性厭氧細菌的種類不同而有所不同。兼性厭氧細菌種子液培養和擴大培養是本領域技術人員熟知的方法，如采用攪拌式生物反應器，加入培養基和兼性厭氧細菌，在適宜的條件下進行培養。