[发明专利]减少或防止微藻贴壁的方法及微藻养殖方法

说明书

技术领域

本发明提供一种利用消泡剂减少或防止微藻贴壁的方法以及一种微藻养殖方法。具体地，在微藻培养过程中，通过向微藻培养液中加入适量的有机硅能够有效地减少或防止微藻贴壁，并且对微藻的生长没有不利影响。本发明的方法克服了微藻培养过程由于微藻贴壁带来的缺点。

背景技术

微藻是光合效率最高的原始植物，也是自然界中生长最为迅速的一种低等植物，作为生物圈中第一生产力的重要组成部分，是水生态系统中水产动物整个生长过程的唯一饵料或饵料生物的饵料。同时，微藻种类繁多，现已知的已有20000多种，其多样性、复杂性和特异性决定了其潜在的营养和医学价值，人类可能从中开发出大量结构特异的高附加值活性物质。

现阶段，人类获取微藻资源最主要的方式是规模化人工培养生产微藻。然而，在微藻培养过程中，因重力、曝气不均和微藻本身生理特性等，培养装置内壁或与藻液接触的物件上常常会出现贴壁现象。“贴壁”是指在微生物(例如，细菌、真菌、微藻、细胞等)培养过程中，出现的生物污垢贴在培养装置内壁上的现象。微藻细胞一旦发生贴壁，产生恶性循环并形成以下不利影响，使微藻培养效果不断下降，甚至导致整个培养体系崩溃：首先，微藻发生贴壁到培养装置内壁后，导致培养装置材料表面粗糙，增大了流体阻力，降低了藻液流速，使得藻细胞更容易发生贴壁现象；其次，微藻贴壁后，对于光生物反应器来说，不同程度的影响了反应器的光透性，阻碍了光进入到光生物反应器内部，因此内部微藻所吸收的光不足，微藻细胞光合效率下降；第三，贴壁的微藻细胞始终处于强光，光线过饱和而发生光损伤，甚至发生细胞死亡。另外，如果贴壁细胞死亡后，藻体发生腐烂，也影响微藻产品质量。在以往的微藻生产工艺中，贴壁发生后的处理方式主要是收获微藻后，进行培养装置的清洗，如专利CN102000679A管道光生物反应器管内壁的清理方法。这样虽然解决了贴壁的问题，但这样的方式增加了人力、物力，也就增加了生产成本。所以，如何防止或减少贴壁降低生产成本，提高微藻培养效率和微藻产品质量在微藻的培养过程中就显得十分重要，然而到目前为止，国内外还没有能够有效防止微藻培养过程中贴壁的方法。

贴壁与接触物质的表面能大小有很大关系，表面能越大越容易引起贴壁，如微藻细胞分泌的糖类物质，就是表面能很大的物质。为了防止贴壁，可以从改变接触面的表面能入手，在微藻培养中，接触的是反应器内表面和藻液，所以可以从改变反应器内表面和藻液表面能出发。

而在专利CN102040909A，主要是要解决船舶表面粘微藻的问题，没有解决透光率的问题。

有机硅是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性。其中因其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能使它具有疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能，并获得多方面应用。

目前，利用硅降低表面附着力的方法主要是制备一种有机硅防污材料，将其涂在物体表面，例如，涂在玻璃表面，从而提高表面的光滑度和疏水性，减少微藻的贴壁。

例如，申请号为201010531312.7的发明专利申请(申请公布号CN 102040909A，申请日为2010年10月23日)公开了一种低弹性模量有机硅防污材料的制备方法，其中提到制备一种含有有机硅(乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷和含氢硅油)的防污材料，将该材料涂在玻璃表面可以提高微藻的脱附率，也就是提高了表面防微藻贴壁的能力。

另外，文献1：Surface modification approach to control biofouling，(Marine and Industrial Biofouling Springer Series on Biofilms，2009，Volume4，I，135-163，DOI：10.1007/978-3-540-69796-1_7)，文中提到解决生物污染问题的主要方法有三种：(1)机械方式除去生物污染物；(2)用灭活或杀死生物膜的方式，如使用抗生素、杀虫剂、化学清洁剂等；(3)表面改性，这种改性通常会改变表面的化学成分和形态，表面形貌和粗糙度，亲水性/疏水平衡，以及表面能和极性。