[发明专利]一种快速检测微藻产能过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源微藻的评价领域，具体是一种快速检测微藻产能过程的方法。

背景技术

碳排放和化石能源原料短缺已成为制约全球经济可持续发展的重大瓶颈。通过光合作用，利用太阳能将CO₂转化为化石能源替代品，是缓解全球能源危机和对温室气体CO₂有效利用的理想途径。

微藻具有光合效率高、不与粮食作物竞争土地和淡水、固定二氧化碳并转化成高含量能量物质等优点。同时，微藻还能用于污水处理以及碳捕获，因此藻类生物燃料生产更利于保护环境和公共健康，被认为是最有潜力投入规模化生产的新一代生物燃料和功能性产品的原料供应者。

在能源微藻生产过程中如何快速准确的检测代谢物，来优化生产条件、指导采收时间、评价生产工艺稳定性等，是降低生产成本、提高生产效率的有效途径。目前微藻代谢物的检测手段主要基于质谱、色谱、核磁共振、比色法等方法，这些方法操作复杂，耗时耗力，且需要的样品量大（上百毫升）。如对用来生产生物柴油的微藻细胞胞内累积的油脂进行检测时，常用薄层层析、气质联用、液质联用等方法，前期样本的处理步骤复杂，涉及冷冻干燥、液氮研磨、萃取等多个步骤，且需要上百毫升的藻体，最终得到数据至少需要1-2天，严重影响了数据的有效性；又如对用来生产生物乙醇的微藻细胞胞内累积的淀粉进行检测时，在对样本进行冷冻干燥、液氮研磨、萃取处理后，采用酸法或酶法将淀粉水解成葡萄糖，进行比色法定量，该过程需要的藻体量大（上百毫升），且用时长（1-2天）。由此可见，样本处理时间过长、测量步骤复杂、样本需求量大等问题，严重制约了生产过程中代谢物的检测效率。

拉曼光谱在微藻油脂检测上的应用少许报道，Samek等通过测定固定在琼脂糖上的藻细胞拉曼图谱，建立了通过特定峰位比值分析估测脂类不饱和度的方法，但其细胞处理步骤繁琐，且因为对细胞进行了固定操作而无法进行后续研究。Singh小组通过拉曼图谱分析不同微藻的油脂产量，并通过特定峰位比值的分析对脂类的不饱和度及凝固温度进行定量，但对每个细胞进行采集前，至少需要2分钟去荧光化，严重影响了分析速度。拉曼光谱在微藻淀粉检测上的应用未见报道。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种快速检测微藻产能过程的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速检测微藻产能过程的方法：

将产能状态下的待测微藻通过拉曼光谱技术测定获得微藻单细胞的拉曼光谱采集，进而定量的对待测微藻产能过程进行确定。

具体为，利用激光光钳捕获产能状态下的待测微藻单细胞，同时瞬间对胞内的色素进行淬灭，然后进行对待测微藻单细胞的拉曼光谱采集，对获得的拉曼光谱数据进行处理后，选取微藻所产能的特征拉曼峰位，进而定量的对待测微藻产能过程进行确定。

主要步骤如下：

1）将产能状态下的微藻细胞用低拉曼背景的溶液(如ddH₂O)，洗净后重悬；

2）用激光光钳捕获重悬后单个微藻细胞，读取细胞拉曼光谱；

3）测定细胞附近背景拉曼光谱；

4）扣除背景值后，进行数据处理；

5）读取特征拉曼峰位读数。

所述产能微藻为小球藻（Chlorella）、衣藻（Chlamydomonas）、栅藻（Scenedesmus）、微拟球藻（Nannochloropsis）、绿球藻（Chlorococcum）、拟绿球藻（Pseudochlorococcum）、褐指藻（Phaeodactylum）、杜氏藻（Dunaliella）、聚球藻（Synechococcus）、鱼腥藻（Anabaena）或螺旋藻（Spirulina）。

所述步骤2）中激发光源波长为532nm，功率范围为10mW-1000mW，拉曼光谱采集时间0.01-100秒。

所述产能过程包括藻株产油、产淀粉等固定CO₂、转化太阳能为胞内能量物质的过程。

所述数据处理包括基线校准、归一化处理、Savitzky-Golay平滑处理等。

所述特征拉曼峰位特征包括油脂、淀粉等特征拉曼峰位，