[發(fā)明專利]一種提高微藻產(chǎn)氫效率的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310084912.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104046651A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛亞明;張亞杰;陸貽超;呂學(xué)蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C12P3/00
• 分類號(hào): C12P3/00;C12R1/89
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高微藻產(chǎn)氫效率的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著煤、石油、天然氣等化石能源的大量消耗，傳統(tǒng)能源正加速枯竭，同時(shí)由化石能源的大量消耗造成的酸雨、光化學(xué)煙霧、霾、溫室效應(yīng)等環(huán)境問(wèn)題也日趨嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)具有可持續(xù)發(fā)展性的新能源具有重要的戰(zhàn)略意義。

氫能因具有清潔、高效等優(yōu)點(diǎn)被視為一種理想的未來(lái)能源。氫氣的傳統(tǒng)制取方法主要有熱分解法和電解法，這兩種方法對(duì)化石能源的依賴程度較大，因此其發(fā)展的可持續(xù)性受到質(zhì)疑。除物理、化學(xué)制氫方法外，近年來(lái)微藻制氫技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

微藻不僅可以利用太陽(yáng)能通過(guò)光合作用進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，而且許多微藻在無(wú)氧狀態(tài)下培養(yǎng)一段時(shí)間后，其光合作用產(chǎn)生的氧氣被自身的呼吸作用消耗，低氧環(huán)境導(dǎo)致葉綠體基質(zhì)中的產(chǎn)氫酶被誘導(dǎo)表達(dá)，產(chǎn)氫酶接受來(lái)自電子傳遞鏈的電子將水光解產(chǎn)生的氫離子還原生成氫氣，這類微藻被稱為產(chǎn)氫微藻。這種氫氣制取方式主要依賴太陽(yáng)能和水，不需要消耗大量化石能源，從能源的可持續(xù)發(fā)展方面來(lái)看是一種理想的制氫方法。但是，目前微藻制氫與熱分解法和電解法制氫相比，效率仍十分底下，因此研發(fā)提高微藻產(chǎn)氫效率的技術(shù)方法對(duì)于推動(dòng)其發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的是針對(duì)目前利用微藻產(chǎn)氫效率較低的問(wèn)題，提供一種提高微藻產(chǎn)氫效率的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提高微藻產(chǎn)氫效率的方法，首先將產(chǎn)氫微藻細(xì)胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)期；然后收集該微藻細(xì)胞，將其轉(zhuǎn)入微藻產(chǎn)氫培養(yǎng)基中，除氧、密封，在黑暗環(huán)境中繼續(xù)培養(yǎng)，使其快速消耗環(huán)境中可能未除凈的剩余氧氣后進(jìn)入無(wú)氧環(huán)境；最后將該微藻細(xì)胞重新置于光照環(huán)境中誘導(dǎo)其分解水生產(chǎn)氫氣，其特征是：所述的微藻產(chǎn)氫培養(yǎng)基中包含有機(jī)物，所述的有機(jī)物包括但不限于葡萄糖、果糖、乙酸、丙酮酸、3-磷酸甘油酸、蘋(píng)果酸、氨基酸以及該葡萄糖、果糖、乙酸、丙酮酸、3-磷酸甘油酸、蘋(píng)果酸、氨基酸中每種的鈉鹽或鉀鹽等中的任意一種或兩種以上的混合物。

所述的產(chǎn)氫微藻包括纖維藻（Ankistrodesmus?sp.）、萊茵衣藻（Chlamydomonas?reinhardtii）、Chlamydomonas?moewusii、夜配衣藻（Chlamydomonas?noctigama）、八月衣藻（Chlamydomonas?augustae）、雪衣藻（Chlamydomonas?nivalis）、小球藻（Chlorella?fusca）、普通小球藻（Chlorella?vulgaris）、蛋白核小球藻（Chlorella?pyrenoidosa）、海洋綠球藻（Chlorococcum?littorale）、亞海生綠球藻（Chlorococcum?submarinum）、亞心形扁藻（Platymonas?subcordiformis）、惰性葉衣藻（Lobochlamys?segnis）、臍形紫菜（Porphyra?umbilicalis）、斜生柵藻（Scenedesmus?obliquus）、空泡柵藻（Scenedesmus?vacuolatus）、細(xì)長(zhǎng)聚球藻（Synechococcus?elongates）和羊角月牙藻（Selenastrum?capricormutum）等，但不限于上述微藻，包括上述微藻突變體、亞種和變種。

所述的氨基酸包括但不限于甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等。

所述的培養(yǎng)基包括但不限于TAP培養(yǎng)基、ES培養(yǎng)基或BG11培養(yǎng)基等。當(dāng)培養(yǎng)基為T(mén)AP培養(yǎng)基時(shí)，所述的微藻產(chǎn)氫培養(yǎng)基為T(mén)AP-S培養(yǎng)基；當(dāng)培養(yǎng)基為ES培養(yǎng)基時(shí)，所述的微藻產(chǎn)氫培養(yǎng)基為ES-S培養(yǎng)基；當(dāng)培養(yǎng)基為BG11培養(yǎng)基時(shí)，所述的微藻產(chǎn)氫培養(yǎng)基為BG11-S培養(yǎng)基。

作為優(yōu)選，所述的產(chǎn)氫微藻細(xì)胞在溫度為20℃～40℃，光照為50μmol·m^-2·s^-1～400μmol·m^-2·s^-1的培養(yǎng)環(huán)境中培養(yǎng)。

所述的產(chǎn)氫微藻細(xì)胞在培養(yǎng)基中是否已培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)期可以通過(guò)紫外分光光度計(jì)測(cè)定，當(dāng)培養(yǎng)基在680nm處的吸收值（以下簡(jiǎn)寫(xiě)為OD₆₈₀）在1.0～5.0時(shí)，判定該微藻細(xì)胞已培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)期。