[发明专利]一种增加藻类生物量产量和脂肪酸甲脂产率的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物燃料生产领域，涉及一种增加藻类生物量产量和脂肪酸甲脂产率的方法。

背景技术

近年来，作为生物燃料原料的微藻已受到广泛研究，微藻的可再生清洁燃料应用包括以下方面：脂质通过脂交换产生生物柴油，碳水化合物糖化生成乙醇，生物质气化产生合成气，烃和类异戊二烯裂化产生汽油，以及直接合成氢气。开发藻类作为生物燃料过程的第一步是选择适合的藻种，培育微藻时，专门的培养可以刺激其代谢的变化，从而提供了用目标代谢物富集生物质的简单方法。对于能够自动生长的微藻，外源碳源提供预先存储在细胞中作为脂质的化学能。

由于多种因素，特别是微藻的高生长速率和多种微藻累积脂质可达其生物量的50％以上，微藻被认为是制造生物燃料的一种优良来源。结合微藻的生长速度，微藻的脂质生产力远远超过常见的油料作物大豆和油棕榈的。微藻可以在废水、海水或微咸水等不适合发展农业的区域中培养，并且还可以用作发电厂和其他二氧化碳排放工业排放的烟道气的生物过滤器。因此，微藻的培养不与农业资源竞争。此外，在脂质提取之后的微藻的副产物可以作为动物和鱼饲料提供蛋白质，可以作为农业的生物肥料，还可以作为高价值颜料和维生素的来源。

微藻用于生物柴油生产的商业利用的主要限制之一是藻类生物质生产的高成本。降低藻类大量培养的成本和提高脂质生产力是从微藻经济地生产生物柴油的先决条件。

美国专利申请公开号US2009/0298159公开了一种用于生产生物柴油的藻类的培养方法，该方法使用两阶段培养系统：先自养，然后异养生长；该方法包括一系列程序：培养光合自养藻类，细胞收获，然后将细胞转移到发酵罐用于异养培养。在光自养培养阶段，为了得到高生物量产量将培养物暴露于CO₂和光照下；同时优化异养条件以使脂质合成最大化。另一个美国专利申请公开号US2009/0148928描述了使用“异养性转变”来增加脂质生产，其中藻类或其他生物体首先在自养条件下生长，在自养条件下，藻类使用光合作用经济高效地生长，之后藻类转变为异养生长，在没有阳光时，它们从提供的固定碳源（例如糖）获取能量并产生较高的脂质。然而，使用这种培养系统需要将藻类培养物从自养培养基转移到异养培养基中，这需要额外的设备，需增加额外的空间和工作量，导致生产成本的提高。因此，迫切需要一种经济有效的方法来增加微藻中脂肪酸甲脂的产量。

发明内容

本发明所解决的技术问题是根据现有技术的不足，提供一种培育绿藻（栅藻）来同时提高藻类生物产量和脂肪酸甲脂产量的方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明所述培养基为自行配制，所述培养基成分包括基肥、硝酸钾、甘蔗糖蜜；其中所述基肥为德国EUFLOR公司的Flory Basic Fertilizer 1；所述培养基中基肥浓度为2g/L；所述硝酸钾浓度为810mg/L；所述甘蔗糖蜜的浓度为1-5g/L。

所述培养基中包含氮（N）、磷（P）、钠（Na）、硫（S）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）或其组合的矿物源，所述培养基还包含一些微量元素，包括铁（Fe），锰（Mn），铜（Cu），锌（Zn）和钼（Mo）等。

所述栅藻培养时，初始光密度（OD）为0.2，所述培养基中连续通入含3％（v / v）CO₂的无菌过滤空气，栅藻以光照强度为100 mol·m^-2·s-1的LED作为光源，光照周期为16L:8D，生长温度控制在25±1℃，光密度每隔一天测量一次，12天后测量栅藻干重和脂肪酸甲脂的产量，栅藻在3000g下离心10min，弃上层清液，海藻脂质以氯仿和甲醇2:1的混合溶剂萃取，在溶剂中温育2h并持续震荡，最后用氩气流蒸发去除溶剂，所述脂肪酸甲脂（生物柴油）通过脂交换的技术从藻类脂质中获得，用甲醇钠催化法将脂肪酸转化为脂肪酸甲脂，所述脂肪酸甲脂通过配有内径为0.25mm，长度为50m的毛细管柱的GC-FID（Varian 3900，USA），并使用三正十六烷酰甘油作为内标进行分析。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：