[发明专利]一种高效生产烃类物质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，尤其涉及一种采用葡萄藻高效生产烃类物质的方法。

背景技术

随着全球化石能源的短缺和过度使用，化石能源带来了严重的环境问题，寻找新型的可替代清洁能源势在必行。目前，全球可替代清洁能源增长迅速，我国也将清洁的可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。可供人类利用的可再生清洁能源主要有生物质能、水能、风能和太阳能，其中，生物质能由于在能源再生和全球碳循环中的重要作用受到广泛重视。

在众多的生物中，微藻因为具有较高的光能利用率和独特的化学组成而成为生物能源生产原料的最佳来源。微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富，生长周期短，光合利用度高的以光合自养产生能量的低等植物，是自然界起源最早、分布最广、种类和数量最大的生物质资源。微藻利用太阳能将水、二氧化碳和少量无机物转化为有机物，如蛋白质、糖、脂肪和不饱和脂肪酸、烃等，在一定条件下许多微藻能够在细胞中大量积累储藏性三酰甘油（微藻油）（类似于植物油），其最高含量可达到细胞干重的50%以上。与高等陆生油料作物相比，微藻的单位面积油产量是油料植物油产量的数十倍，经过生物冶炼可以生产生物柴油、生物烃、生物煤油、生物氢、甲烷和甲醇等多种生物制品。

此外，微藻的环境适应能力非常强，对营养的要求也很简单，可在各种严苛环境下生长。例如，微藻可通过光合作用吸收污水中的硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐等无机盐的氮磷合成氨基酸、蛋白质、磷脂等有机物，形成微藻细胞，从而降低水体中的氮磷含量，因此微藻可用于去除污水中的氮磷。微藻还可利用工业废气中的CO₂，减少CO₂的排放。因此微藻在无论是工业环境保护方面还是城市环境保护方面也都有很好的应用前景。还有一些微藻可以生长在高盐、高碱环境的水体中，可充分利用滩涂、盐碱地、沙漠等不适宜进行耕种的土地进行大规模培养，也可利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养，被誉为可循环的“绿色油田”，发展微藻培养及其相关工业也非常适合土地尤其是耕地资源相对紧缺的我国。因此，微藻生物能源技术在减排和生物燃料生产上都有广阔的开发前景，被认为是最有可能最有潜力成为石油替代品的生物质资源。

葡萄藻又名丛粒藻，属绿藻门、四胞藻纲、葡萄藻科、葡萄藻属，显微镜下，葡萄藻呈串状集落生长，细胞梨形，宽5-9μm，长9-13μm，具有明显细胞壁，细胞壁分内外两层，内层由粘性多糖构成纤维状，外层由三层薄层形成鞘；藻体包埋于藻丛中，在外围形成一层透明或半透明的油膜。在透射电子显微镜下可见，围绕着细胞基部的厚基质结构是由连续的细胞分裂产生的外壁构成，借以将藻细胞的集落粘合起来。常为2个或4个细胞组成一组，各个胶质漏斗在中央互相联合，所有的细胞或多或少地呈辐射状排列。葡萄藻以似亲孢子营无性生殖。葡萄藻的烃在细胞内合成，含量可达25%-86%，但大部分的烃颗粒储存在胞外组织中，并可能会随培养阶段发生变化。由于葡萄藻所产生的烃类物质的性质与石油相似，有望代替石油用于新能源如生物航煤的生产，因此，葡萄藻的研究受到世界的广泛关注。

但是，葡萄藻呈串状集落聚团生长，处于团块内部的细胞在培养过程中接受不到光，导致总体的光能利用率低，生长缓慢，生物量低，并且，由于生长缓慢而在室外人工养殖时没有生长优势、容易被污染。基于这两点，葡萄藻能源很难得到大规模的实际应用。

现有的葡萄藻培养工艺一般为将葡萄藻培养到一定浓度，收集湿藻，直接用于总烃提取（Hydrocarbon recovery by extraction with a biocompatible solvent from free and immobilized cultures of Botrvococcus braunii.Enzyme Microb Technol 1989，11:717–24.），或者将葡萄藻培养到一定浓度，收集湿藻，提取总烃后藻体再用于培养，此过程可多次重复（CN 102234565A一种重复利用布朗葡萄藻细胞提取生物质油的方法）。但是在这些工艺的培养过程中，葡萄藻均呈团状，整体上看光能利用率低，生物质和总烃的产量低。

因此，本领域需要低成本、高效的采用葡萄藻生产烃类的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种采用葡萄藻高效生产烃类物质的方法，所述方法可显著提高葡萄藻生物量和总烃产量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

在第一方面，本发明提供了一种使用葡萄藻生产烃类物质的方法，包括：将葡萄藻藻体进行处理，形成小的藻体群体和/或单细胞与胞外组织的混合物。