[發明專利]減少或防止微藻貼壁的方法及微藻養殖方法

有效

• 申請號: 201110445559.1
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103184155A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 黃龍耀;吳洪;朱振旗;馬欣欣;馬衛敬
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王旭

技術領域

本發明提供一種利用消泡劑減少或防止微藻貼壁的方法以及一種微藻養殖方法。具體地，在微藻培養過程中，通過向微藻培養液中加入適量的有機硅能夠有效地減少或防止微藻貼壁，并且對微藻的生長沒有不利影響。本發明的方法克服了微藻培養過程由于微藻貼壁帶來的缺點。

背景技術

微藻是光合效率最高的原始植物，也是自然界中生長最為迅速的一種低等植物，作為生物圈中第一生產力的重要組成部分，是水生態系統中水產動物整個生長過程的唯一餌料或餌料生物的餌料。同時，微藻種類繁多，現已知的已有20000多種，其多樣性、復雜性和特異性決定了其潛在的營養和醫學價值，人類可能從中開發出大量結構特異的高附加值活性物質。

現階段，人類獲取微藻資源最主要的方式是規模化人工培養生產微藻。然而，在微藻培養過程中，因重力、曝氣不均和微藻本身生理特性等，培養裝置內壁或與藻液接觸的物件上常常會出現貼壁現象。“貼壁”是指在微生物(例如，細菌、真菌、微藻、細胞等)培養過程中，出現的生物污垢貼在培養裝置內壁上的現象。微藻細胞一旦發生貼壁，產生惡性循環并形成以下不利影響，使微藻培養效果不斷下降，甚至導致整個培養體系崩潰：首先，微藻發生貼壁到培養裝置內壁后，導致培養裝置材料表面粗糙，增大了流體阻力，降低了藻液流速，使得藻細胞更容易發生貼壁現象；其次，微藻貼壁后，對于光生物反應器來說，不同程度的影響了反應器的光透性，阻礙了光進入到光生物反應器內部，因此內部微藻所吸收的光不足，微藻細胞光合效率下降；第三，貼壁的微藻細胞始終處于強光，光線過飽和而發生光損傷，甚至發生細胞死亡。另外，如果貼壁細胞死亡后，藻體發生腐爛，也影響微藻產品質量。在以往的微藻生產工藝中，貼壁發生后的處理方式主要是收獲微藻后，進行培養裝置的清洗，如專利CN102000679A管道光生物反應器管內壁的清理方法。這樣雖然解決了貼壁的問題，但這樣的方式增加了人力、物力，也就增加了生產成本。所以，如何防止或減少貼壁降低生產成本，提高微藻培養效率和微藻產品質量在微藻的培養過程中就顯得十分重要，然而到目前為止，國內外還沒有能夠有效防止微藻培養過程中貼壁的方法。

貼壁與接觸物質的表面能大小有很大關系，表面能越大越容易引起貼壁，如微藻細胞分泌的糖類物質，就是表面能很大的物質。為了防止貼壁，可以從改變接觸面的表面能入手，在微藻培養中，接觸的是反應器內表面和藻液，所以可以從改變反應器內表面和藻液表面能出發。

而在專利CN102040909A，主要是要解決船舶表面粘微藻的問題，沒有解決透光率的問題。

有機硅是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。由于有機硅獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性。其中因其分子間的作用力比碳氫化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氫化合物粘度低，表面張力弱，表面能小，成膜能力強。這種低表面張力和低表面能使它具有疏水、消泡、泡沫穩定、防粘、潤滑、上光等各項優異性能，并獲得多方面應用。

目前，利用硅降低表面附著力的方法主要是制備一種有機硅防污材料，將其涂在物體表面，例如，涂在玻璃表面，從而提高表面的光滑度和疏水性，減少微藻的貼壁。

例如，申請號為201010531312.7的發明專利申請(申請公布號CN?102040909A，申請日為2010年10月23日)公開了一種低彈性模量有機硅防污材料的制備方法，其中提到制備一種含有有機硅(乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和含氫硅油)的防污材料，將該材料涂在玻璃表面可以提高微藻的脫附率，也就是提高了表面防微藻貼壁的能力。

另外，文獻1：Surface?modification?approach?to?control?biofouling，(Marine?and?Industrial?Biofouling?Springer?Series?on?Biofilms，2009，Volume4，I，135-163，DOI：10.1007/978-3-540-69796-1_7)，文中提到解決生物污染問題的主要方法有三種：(1)機械方式除去生物污染物；(2)用滅活或殺死生物膜的方式，如使用抗生素、殺蟲劑、化學清潔劑等；(3)表面改性，這種改性通常會改變表面的化學成分和形態，表面形貌和粗糙度，親水性/疏水平衡，以及表面能和極性。