[發明專利]連續培養與原位自絮凝采收微藻的方法及裝置

無效

• 申請號: 201310015701.8
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103087919A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 孔維寶;劉娜;張繼;牛世全;楊紅;曾家豫
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12M1/00;C12R1/89
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于微生物培養技術領域，涉及一種培養與采收微藻的方法，尤其涉及一種連續培養與原位自絮凝采收小球藻的方法；本發明同時還涉及一種連續培養與原位自絮凝采收小球藻的裝置。

背景技術

藻類具有分布廣、生物量大、光合效率高、環境適應能力強、生長周期短、蛋白質和油脂含量高以及環境友好等突出特點。小球藻屬于單細胞綠藻，含有豐富的蛋白質、維生素、礦物質、食物纖維、核酸及葉綠素等，是維持和促進人體健康所不可缺少的營養素。小球藻具有增強人體免疫、防止病毒增殖、抑制癌細胞增殖、降低血清膽固醇含量、排毒等功能。小球藻為世界上公認的健康食品，是全世界微藻產業中產量最大的品種。

目前，微藻的培養方法主要有罐式、室外開放池、循環池、跑道池、室內密閉培養器和管式反應器等。微藻的大規模采收方法有離心法、絮凝沉淀法、過濾法和篩分法等。但是，這幾種方法均存在一些問題：在低密度培養時，離心法的動力成本較高；常規的絮凝法不僅要用到絮凝劑，而且采收后的培養液不能循環使用，生產成本較高，而且若使用化學絮凝劑，大量廢水會造成環境污染；過濾法采收微藻時，容易造成濾布堵塞；篩分法只適用于個體較大的微藻。

大規模采收小球藻的難點主要在于：（1）培養液中藻細胞的密度一般較低，若要獲得一定規模的藻體，必須要大量培養，因此，培養液的處理量非常大。（2）小球藻細胞的個體比較小，一般只有3~8μm，因而一般的固液分離方法不太適用。（3）小球藻濃度達到一定值時，黏度很大造成分離困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種低成本、高效率、培養液可循環利用的連續培養與原位自絮凝采收小球藻細胞的方法。

本發明的另一目的是提供一種連續培養與原位自絮凝采收小球藻的裝置。

（一）連續培養與原位自絮凝采收小球藻的方法

本發明連續培養與原位自絮凝采收小球藻的方法，包括以下工藝步驟：

1、配制廢水培養基：在經靜止沉降、40~100目過濾預處理的有機廢水中，添加相應的物質，配制成以下濃度組分的培養基：

氮源：0.25~1.5?g/L，磷源：0.05~0.25?g/L，NaHCO₃：0.05~1.0?g/L，MgSO₄·7H₂O：0.075~0.15?g/L，CaCl₂·2H₂O：25~100?mg/L，NaCl：25~500?mg/L，FeCl_3?^.?6H₂O：5~50?mg/L。

所述氮源為KNO₃、NaNO₃或尿素。

所述磷源為KH₂PO₄、K₂HPO₄、NaH₂PO₄或Na₂HPO₄。

所述有機廢水為啤酒工業廢水、城市生活污水、畜禽養殖廢水或食品加工廢水。

調整上述廢水培養基的pH值為6.5~8.0，并采用微濾除菌或高壓蒸汽滅菌后待用。

2、接種與培養微藻：在柱式反應器中，將培養至對數生長期的藻種細胞接入上述廢水培養基進行培養：接入濕重藻種細胞濃度為100~500?mg/L，在自然光源照射下或控制光照強度為2000~10000?lux、光暗比為（8h~16h）:（16h~?8h）的光源照射下，控制攪拌轉速為150~300?r?/min；通入空氣或空氣與CO₂的混合氣體，通氣量控制在為200~1200?ml/min；調節培養液的pH在7.0~9.0，在培養溫度20~35℃下培養6~12天。

所述藻種為小球藻屬的微藻品種。

所述空氣與CO₂的混合氣體中，CO₂的體積分數為1?%~10?%。

3、采收微藻：培養結束后，用堿液調節培養液的pH值在11~13，并以150~300?r/min的轉速攪拌處理5~15min；停止攪拌后自然靜置沉降，使藻種細胞自然沉降至柱式反應器的底部，待沉降完全后從底部閥門分離沉降的藻漿。

調整pH所用的堿液為NaOH或KOH，堿液濃度為1?mol/L至飽和；而且不同批次處理中交替使用不同種類的堿液。