[發明專利]一種藻菌共培養促進小球藻生長和油脂積累的方法

有效

• 申請號: 201811495876.2
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109609382B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 葛保勝;衛治金;王皓楠;劉恒恒;郗麗君;黃方;鄒建昊;徐家樂
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N1/20;C12P7/64;C12P7/6409;C12R1/89;C12R1/01
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本發明公開了一種藻菌共培養促進小球藻生長和油脂積累的方法，具體是將小球藻與一種固氮菌(Mesorhizobium sp.)按照一定比例進行共培養，小球藻在生長過程中釋放的氧氣和胞外代謝物可以被細菌生長所消耗，細菌則可以代謝生成二氧化碳供藻細胞光合利用，同時釋放維生素、糖肽類等生長刺激因子促進小球藻生長。另外，利用固氮菌對氮元素的固定能力，可以實現氮元素的限制性供給，這樣既可以保證小球藻的正常生長，又可以實現藻細胞的高效產油。

技術領域

本發明涉及生物能源及微藻油脂技術領域，具體涉及一種藻菌共培養促進小球藻生長和油脂積累的方法。

背景技術

能源與環境是人們共同關心的重要領域。隨著化石燃料的大量使用，能源危機和溫室效應問題日益突出，因此開發可再生、無污染的新型能源越來越受到人們的關注。生物能源又稱綠色能源，是指從秸稈、大豆、玉米和微藻等生物質原料中獲取的能源，主要包括沼氣，生物氫氣和生物柴油等。發展清潔高效的生物能源技術，對于改善能源消費結構、解決能源與環境的突出問題具有重要意義。

目前生物能源已經發展到第三代，而第三代生物能源的原料之一就是微藻。微藻由于生長周期短、光合效率高、油脂含量高及不占用農業耕地等特點被視為新型生物柴油的首選原料之一。高含油量,特別是高中性脂含量是微藻作為生物柴油原料來源的重要優勢。微藻細胞通過光合作用吸收CO₂的同時可以生成不飽和脂肪酸、蛋白質和天然色素等物質，同時藻細胞內積累的甘油三酯(TAG)與甲醇等經過轉酯化反應可以轉化成含硫量低、安全性好、燃燒性能高的生物柴油,剩余的甘油骨架則可以通過加氫轉化形成生物乙醇，因此微藻被認為是生產生物柴油和生物產品最有希望的原料之一。

然而目前微藻產油還存在幾個嚴重的限制因素，其中問題之一是微藻含油藻株的生長緩慢性質及其生物量和油脂積累模式的相互不協調性。在大多數微藻中，高脂質含量通常以營養缺失條件下細胞的生物量停止生長為代價。缺氮脅迫培養是目前誘導微藻油脂積累最有效也是最常見的方式，但是氮元素對藻細胞的生長必不可少，在缺氮環境中藻細胞的生長會受到很大影響，這就造成了“缺氮產油”及“生長需氮”之間的矛盾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過藻菌共培養提高小球藻生物量和油脂含量的方法，該方法將小球藻與固氮菌B2.3按照一定比例進行共培養，藻菌共培養能夠在BG11缺氮培養基中實現小球藻正常生長和高效產油，顯著提高了藻細胞的生物量和微藻油脂質量，為微藻生物柴油的規模化生產提供理論基礎。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

將小球藻(Chlorella vulgaris)與固氮菌B2.3(Mesorhizobium sp.)按照一定初始比例進行共培養。在藻菌共培養體系中，微藻能夠為微生物的生長提供所需氧氣和養分，而微生物可以消耗藻類光合作用釋放的氧氣并產生CO₂供微藻利用，同時能夠消耗胞外多聚物中的多糖等物質來減少其對藻細胞生長的抑制作用。另外，固氮菌B2.3可以固定環境中的氮元素供小球藻生長利用，這樣既可以保證小球藻的正常生長，還可以實現藻細胞的高效產油，具體培養方法如下：

(1)首先將小球藻在BG11培養基中培養至對數生長期，隨后藻細胞用離心機8000×g離心15min去掉上清，藻細胞沉淀加入適量BG11缺氮培養基進行懸浮以去除培養基中的氮源且將OD₇₅₀調至為1；

(2)取40mL小球藻藻液接種至500mL錐形瓶中，同時將培養至對數期的B2.3菌株(OD₆₀₀調至為1)分別按照藻菌初始比例10:1、40:1、70:1、100:1和300:1的體積比例接種至已有小球藻的培養基中，用BG11缺氮培養基定容至200mL；