[發(fā)明專利]一種增加藻類生物量產(chǎn)量和脂肪酸甲脂產(chǎn)率的方法

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• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107099462A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬文標(biāo);謝莫;韓定哲;王謙;陳智群
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12P7/64;C12R1/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物燃料生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種增加藻類生物量產(chǎn)量和脂肪酸甲脂產(chǎn)率的方法。

背景技術(shù)

近年來，作為生物燃料原料的微藻已受到廣泛研究，微藻的可再生清潔燃料應(yīng)用包括以下方面：脂質(zhì)通過脂交換產(chǎn)生生物柴油，碳水化合物糖化生成乙醇，生物質(zhì)氣化產(chǎn)生合成氣，烴和類異戊二烯裂化產(chǎn)生汽油，以及直接合成氫氣。開發(fā)藻類作為生物燃料過程的第一步是選擇適合的藻種，培育微藻時(shí)，專門的培養(yǎng)可以刺激其代謝的變化，從而提供了用目標(biāo)代謝物富集生物質(zhì)的簡單方法。對于能夠自動(dòng)生長的微藻，外源碳源提供預(yù)先存儲(chǔ)在細(xì)胞中作為脂質(zhì)的化學(xué)能。

由于多種因素，特別是微藻的高生長速率和多種微藻累積脂質(zhì)可達(dá)其生物量的50％以上，微藻被認(rèn)為是制造生物燃料的一種優(yōu)良來源。結(jié)合微藻的生長速度，微藻的脂質(zhì)生產(chǎn)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常見的油料作物大豆和油棕櫚的。微藻可以在廢水、海水或微咸水等不適合發(fā)展農(nóng)業(yè)的區(qū)域中培養(yǎng)，并且還可以用作發(fā)電廠和其他二氧化碳排放工業(yè)排放的煙道氣的生物過濾器。因此，微藻的培養(yǎng)不與農(nóng)業(yè)資源競爭。此外，在脂質(zhì)提取之后的微藻的副產(chǎn)物可以作為動(dòng)物和魚飼料提供蛋白質(zhì)，可以作為農(nóng)業(yè)的生物肥料，還可以作為高價(jià)值顏料和維生素的來源。

微藻用于生物柴油生產(chǎn)的商業(yè)利用的主要限制之一是藻類生物質(zhì)生產(chǎn)的高成本。降低藻類大量培養(yǎng)的成本和提高脂質(zhì)生產(chǎn)力是從微藻經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)生物柴油的先決條件。

美國專利申請公開號US2009/0298159公開了一種用于生產(chǎn)生物柴油的藻類的培養(yǎng)方法，該方法使用兩階段培養(yǎng)系統(tǒng)：先自養(yǎng)，然后異養(yǎng)生長；該方法包括一系列程序：培養(yǎng)光合自養(yǎng)藻類，細(xì)胞收獲，然后將細(xì)胞轉(zhuǎn)移到發(fā)酵罐用于異養(yǎng)培養(yǎng)。在光自養(yǎng)培養(yǎng)階段，為了得到高生物量產(chǎn)量將培養(yǎng)物暴露于CO₂和光照下；同時(shí)優(yōu)化異養(yǎng)條件以使脂質(zhì)合成最大化。另一個(gè)美國專利申請公開號US2009/0148928描述了使用“異養(yǎng)性轉(zhuǎn)變”來增加脂質(zhì)生產(chǎn)，其中藻類或其他生物體首先在自養(yǎng)條件下生長，在自養(yǎng)條件下，藻類使用光合作用經(jīng)濟(jì)高效地生長，之后藻類轉(zhuǎn)變?yōu)楫愷B(yǎng)生長，在沒有陽光時(shí)，它們從提供的固定碳源（例如糖）獲取能量并產(chǎn)生較高的脂質(zhì)。然而，使用這種培養(yǎng)系統(tǒng)需要將藻類培養(yǎng)物從自養(yǎng)培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到異養(yǎng)培養(yǎng)基中，這需要額外的設(shè)備，需增加額外的空間和工作量，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高。因此，迫切需要一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來增加微藻中脂肪酸甲脂的產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種培育綠藻（柵藻）來同時(shí)提高藻類生物產(chǎn)量和脂肪酸甲脂產(chǎn)量的方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明所述培養(yǎng)基為自行配制，所述培養(yǎng)基成分包括基肥、硝酸鉀、甘蔗糖蜜；其中所述基肥為德國EUFLOR公司的Flory Basic Fertilizer 1；所述培養(yǎng)基中基肥濃度為2g/L；所述硝酸鉀濃度為810mg/L；所述甘蔗糖蜜的濃度為1-5g/L。

所述培養(yǎng)基中包含氮（N）、磷（P）、鈉（Na）、硫（S）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）或其組合的礦物源，所述培養(yǎng)基還包含一些微量元素，包括鐵（Fe），錳（Mn），銅（Cu），鋅（Zn）和鉬（Mo）等。

所述柵藻培養(yǎng)時(shí)，初始光密度（OD）為0.2，所述培養(yǎng)基中連續(xù)通入含3％（v / v）CO₂的無菌過濾空氣，柵藻以光照強(qiáng)度為100 mol·m^-2·s-1的LED作為光源，光照周期為16L:8D，生長溫度控制在25±1℃，光密度每隔一天測量一次，12天后測量柵藻干重和脂肪酸甲脂的產(chǎn)量，柵藻在3000g下離心10min，棄上層清液，海藻脂質(zhì)以氯仿和甲醇2:1的混合溶劑萃取，在溶劑中溫育2h并持續(xù)震蕩，最后用氬氣流蒸發(fā)去除溶劑，所述脂肪酸甲脂（生物柴油）通過脂交換的技術(shù)從藻類脂質(zhì)中獲得，用甲醇鈉催化法將脂肪酸轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲脂，所述脂肪酸甲脂通過配有內(nèi)徑為0.25mm，長度為50m的毛細(xì)管柱的GC-FID（Varian 3900，USA），并使用三正十六烷酰甘油作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行分析。

采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果是：