[發明專利]一種光合-發酵混合培養裝置及其在培養含油微藻中的應用

有效

• 申請號: 201310128840.1
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103184145A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 吳慶余;戴俊彪;盧悅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12N1/12;C12P7/64;C12R1/89
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種光合-發酵混合培養裝置及其在培養含油微藻中的應用。

背景技術

微藻具有生長速度快，光合效率高的特點，且可以用生物反應器自動化培養。微藻細胞內合成的油脂被認為是理想的制備生物燃料的油脂原料。通常，生長速率快的藻類細胞油脂含量低，而油脂含量高的藻類生長速率非常緩慢，這大大影響了藻類油脂的生產效率，很難以滿足生物燃料生產的需求。

專利CN200810100871.5（發明人吳慶余等）的內容顯示，小球藻Chlorella?protothecoides0710不僅能夠像大多數藻類一樣在富氮環境中進行光合自養生長，還能夠在限氮的環境中利用有機碳進行高密度異養生長并積累大量油脂，其油產量比光合自養培養時高出50倍以上。

發明內容

本發明的目的是提供一種光合-發酵混合培養裝置及其在培養含油微藻中的應用。

本發明提供的光合-發酵混合培養裝置的結構示意圖見圖1，包括光合生物反應器1、濃縮瓶2、除氮器3和發酵罐4；

所述光合生物反應器為透明密閉的容器，設有進氣口、出氣口和出液口；

所述濃縮瓶為密閉容器，設有進液口、出液口和可以開關的進樣口；

所述除氮器為裝有除氮材料的密閉容器，設有進液口和出液口；

所述發酵罐設有進樣口、出樣口、進氣口、補料口和出氣口；

所述光合生物反應器的出液口與所述濃縮瓶的進液口通過管道Ⅰ連通，所述管道Ⅰ上設有三通閥門；所述濃縮瓶的出液口與所述除氮器的進液口通過管道Ⅱ連通；所述除氮器的出液口與所述發酵罐的進樣口通過管道Ⅲ連通，所述發酵罐的出氣口與所述光合生物反應器的進氣口通過管道Ⅳ連通。

所述除氮材料為可以通過離子交換去除硝態氮、亞硝態氮或氨態氮的物質，具體為可以通過離子交換去除以NH₄⁺離子形式存在的氮的物質。所述除氮器的功能為使得液相體系通過所述除氮器后的含氮量為40mg/L以下。所述含氮量具體可為以NH₄⁺離子形式存在的氮的含量。所述除氮材料可為陽離子交換樹脂，具體可為大孔強酸性陽離子交換樹脂。

所述管道Ⅰ、所述管道Ⅱ、所述管道Ⅲ和所述管道Ⅳ上均可設有泵。

所述光合生物反應器的出氣口可通過管道與大氣連通。所述發酵罐的進氣口可通過管道與供氣裝置連通。所述發酵罐的補料口可通過管道與補料裝置連通。

以上任一所述光合-發酵混合培養裝置可用于培養微藻。

以上任一所述光合-發酵混合培養裝置可用于生產油脂。

以上任一所述光合-發酵混合培養裝置可用于生產生物柴油。

本發明還保護應用所述光合-發酵混合培養裝置培養微藻的方法，包括至少兩個循環；每個循環依次包括如下步驟：

（1）在所述光合生物反應器中，用富氮光合培養基培養微藻至最大細胞密度；所述培養過程中，來自發酵罐的氣體通過所述管道Ⅳ進入所述光合生物反應器以促使培養體系攪動；所述富氮光合培養基為含有3-10g/L氮源的培養基；

（2）將培養體系濃縮后使其通過所述管道Ⅰ進入所述濃縮瓶；

（3）使所述濃縮瓶中的液體通過所述管道Ⅱ進入所述除氮器；

（4）使所述除氮器中的液體通過所述管道Ⅲ進入所述發酵罐，在限氮發酵培養基中進行發酵，發酵產生的氣體通過所述管道Ⅳ進入所述光合生物反應器；所述限氮發酵培養基為氮源濃度為3g/L以下、有機碳濃度為10-50g/L的培養基。

所述富氮光合培養基可由氮源和基礎培養基組成，氮源的濃度為3-10g/L。所述氮源可為有機氮源和/或無機氮源。所述有機氮源可為氨基酸、尿素、玉米漿、酵母提取物、酵母浸膏、酵母浸粉等中的一種或幾種的組合。所述無機氮源可為硝基氮、氨氮、銨等中的一種或幾種的組合。所述氨氮具體可為氯化銨。所述富氮光合培養基具體可由氯化銨和基礎培養基組成，氯化銨的濃度為8g/L。