[發明專利]一種利用揮發性脂肪酸促進蛋白核小球藻生長的方法

有效

• 申請號: 202011357848.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112457994B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 宋明明;蘇琨洋;劉娜;李雪;于澤
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 山東知圣律師事務所 37262
• 代理人: 陳曉輝

本發明屬于微藻生物技術領域，尤其涉及一種利用揮發性脂肪酸促進蛋白核小球藻生長的方法。本發明以BG?11培養基作為蛋白核小球藻的基礎培養基，待微藻生長至對數生長期對藻液進行離心濃縮，加入由乙酸：丙酸：丁酸組成的濃度為4?10 g/L混合揮發性脂肪酸（Volatile fatty acids,VFAs），接種后的種子液在680nm處的光密度值為0.2?1.0，并置于24?26℃，黑暗條件下培養2?5天。本發明所述方法可顯著縮短異養蛋白核小球藻的生長周期，使微藻在兩天內獲得最高生物量濃度，實現生物量的快速蓄積，提高轉化效率，減少實際生產中因培養周期過長所造成的高培養成本問題，為微藻制油的規模化生產提供新思路。

技術領域

本發明屬于微藻生物技術領域，尤其涉及一種利用揮發性脂肪酸促進蛋白核小球藻生長的方法，具體的，涉及一種在蛋白核小球藻的培養過程中，通過向培養基內添加外加碳源混合揮發性脂肪酸異養培養以實現微藻短期內生物量增長的方法。

背景技術

當今社會，隨著全球經濟的快速發展，對燃料需求量劇增。傳統化石燃料燃燒過程中釋放大量二氧化碳造成溫室效應，使得全球變暖、生態環境污染以及人類健康等問題日益突出，尋求一種經濟環保的可再生能源用于代替化石燃料是解決這一問題的最佳手段。生物柴油作為一種清潔的可再生能源發展潛力巨大，中國境內生物柴油面臨生產量低，缺口量高的困境。實現生物柴油規模化生產，藻株的選擇尤為關鍵。微藻，以含油量高，光合效率高、易于培養，單位面積產量大，不與農爭地等優點成為第三代生物柴油的主體，日益受到人們的關注，目前微藻制油的大規模工業化生產受限于高額的培養成本和較低的能源轉化率。因此，如何降低微藻培養成本、提高轉化效率，是當前微藻生物柴油發展亟待解決的關鍵點。

微藻利用碳源合成生物質存在三種培養模式，分別為自養，混養和異養（Moona M,et al. Mixotrophic growth with acetate or volatile fatty acids maximizesgrowth and lipid production in Chlamydomonas reinhardtii. Algal Research 2(2013) 352-357）。微藻為光合自養微生物，空氣中依靠二氧化碳作碳源積累能量，是最普遍使用的培養方式，但培養過程中受光的限制等因素，生物量密度較低，難以實現大規模工業化生產。混養和異養培養在很大程度上可緩解微藻自養培養的不足，在很大程度上提高微藻的生長速度，但培養中高成本的外加碳源是限制微藻高密度培養的一大挑戰，為解決這一限制，利用廢物制備生物質能源是環境保護和能源開發領域的有益嘗試（Liang Y.,Producing liquid transportation fuels from heterotrophic microalgae. Appl.Energy 2013, 104, 860-868），廉價底物的開發利用對降低生物能源的生產成本至關重要。

傳統產油微生物的培養基質是以糖（如單糖、乳糖、蔗糖等）為基礎原料，能夠被大多數產油微生物所吸收利用，但是這些基質作碳源存在一定的局限性，且成本較高。厭氧發酵技術是一種簡單易行的工藝，目前已應用于多個有機廢物處理領域，如城市垃圾、市政污泥、畜禽糞便、農作物秸稈等。其中VFAs為厭氧消化過程的重要中間產物，是一種短鏈有機酸，發生在厭氧消化的水解階段和產酸階段后，廣泛存在于各類工業食品廢物、農業廢棄物、和污水污泥等有機廢物的厭氧發酵過程中。若發酵廢液中積累的過多VFAs不加以合理利用，不但抑制了產能過程，造成能源轉化率偏低，而且這些帶有刺鼻性氣味的揮發酸類物質對生態環境也存在潛在的危害性。因此研究如何降低微藻培養成本、提高轉化效率，合理利用VFAs具有廣泛的經濟效益和社會效益。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種利用混合VFAs作為外加碳源促進蛋白核小球藻生長的方法，本發明藻液經過預處理后，添加不同濃度的混合VFAs比例稀釋至設定光密度進行異養培養，異養下藻細胞利用VFAs高速生長；本發明方法可在短期內使蛋白核小球藻生物量達到最大，實現藻細胞的高效快速積累，同時利用異養條件降低培養成本。