[發明專利]一種微生物同步混合培養生產油脂的方法

有效

• 申請號: 201110352454.1
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103103129A
• 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;黎元生
• 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
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技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體地說涉及一種利用自養產油微藻來獲取高細胞收獲量，同時提高微藻細胞的油脂含量。

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，可作為石化能源的替代品。

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（如螺旋藻等），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，而且具有突出的社會價值。

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較低。

利用其它非藻類微生物與微藻進行混合培養的研究也比較多，比如CN200910038908.0公開了一種芽孢桿菌調控浮游微藻混合培養的方法，該方法在混合培養體系中使用芽孢桿菌對各微藻進行混合培養時發現，各微藻生長均衡，穩定性好，可避免混合培養體系中藻相的生物多樣性單一，避免某種微藻的數量出現極端優勢或劣勢，因此該方法主要用于控制某種微藻在水體中的泛濫。CN200910038910.8公開了一種乳酸桿菌調控微藻混合培養及協同凈化養殖排放水的方法，該方法通過乳酸桿菌的直接或間接作用，調控各種微藻的數量比例，使各藻生長均衡，穩定性好，通過菌、藻間的協同作用達到對養殖排放廢水的去氮除磷的目的。上述現有技術是通過菌體來控制水體中藻的生長均衡，并不是促進藻的生長和藻細胞中的油脂積累。

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同步混合培養的方法，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。

本發明微生物同步混合培養生產油脂的方法，包括如下內容：

（1）培養兼性厭氧細菌種子液；

（2）培養自養微藻種子液；

（3）兼性厭氧細菌種子液和自養微藻種子液混合，在光照式生物反應器內進行同步混合培養，同步混合培養過程中，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、乳桿菌和克雷伯氏菌等，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1,3-丙二醇和/或有機酸等，不同的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。

本發明方法中，自養微藻包括小球藻、葡萄藻、小環藻、硅藻等，自養微藻種子液培養是本領域技術人員熟知的方法，如采用常規的氣升式光照生物反應器進行種子液培養。

本發明方法中，種子培養基分別為兼性厭氧細菌培養基和微藻SE培養基。

本發明方法中，同步混合培養過程中，兼性厭氧細菌種子液與微藻種子液的初始接入體積比為1：1～1：10。同步混合培養的初始培養基以兼性厭氧細菌所需基礎培養基為主，同時添加微藻細胞生長所需的無機鹽和微量元素（如按SE培養基的組成添加相關物質）等。同步混合培養過程分批次或連續補充兼性厭氧細菌發酵過程所需的有機碳源。