[发明专利]一种封闭式培养微藻的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种培养微藻的方法，具体地说涉及一种封闭式半混合培养自养产油微藻和兼性厌氧细菌来获取高微藻细胞收获量，同时提高微藻细胞油脂含量的方法。

背景技术

随着经济发展，石油资源的日益紧缺、油品供需矛盾的日渐突出，相应环境污染问题也更加突出，多渠道开发可再生资源成为必然。以微生物油脂等可再生资源为来源的柴油具有能量密度高、含硫量低、燃烧充分、润滑性好等性能，还具有可再生、环境友好、易生物降解、储运安全、抗爆性能好等特点，可作为石化能源的替代品。

微藻是含油微生物之一，微藻富含不饱和脂肪酸、淀粉和蛋白质等营养成分（如螺旋藻等），可用作能源、医药和食品等领域原料；通过条件调控，微藻细胞可以大量积累脂肪酸，有些微藻如小球藻，其体内脂肪酸含量可占细胞干重的30%～60%。利用培养微藻来积累油脂资源，已经成为目前利用太阳能和固定二氧化碳开发可再生资源最热门的研究领域。不仅具有巨大的市场潜力，而且具有突出的社会价值。

微藻细胞生长方式一般分为光自养和碳源异养两种，光自养过程要消耗CO₂，CO₂的有效利用吸收，是实现理想培养效果的关键，同时存在补充CO₂与光合作用产生O₂的解吸、排出的问题。CN200410020978.0及CN03128138.9均采用在光生物反应器系统中加入一种装置方法，来实现CO₂的补给，同时也能实现一定的氧解析效果。碳源异养过程是利用有机碳源为底物替代自养过程中的CO₂来进行微藻生物质的积累，细胞生长速度较快，但细胞内油脂积累水平较低。

利用其它非藻类微生物与微藻进行混合培养的研究也比较多， CN200910038908.0公开了一种芽孢杆菌调控浮游微藻混合培养的方法，该方法在混合培养体系中使用芽孢杆菌对各微藻进行混合培养时发现，各微藻生长均衡，稳定性好，可避免混合培养体系中藻相的生物多样性单一，避免某种微藻的数量出现极端优势或劣势，因此该方法主要用于控制某种微藻在水体中的泛滥。CN200910038910.8公开了一种乳酸杆菌调控微藻混合培养及协同净化养殖排放水的方法，该方法通过乳酸杆菌的直接或间接作用，调控各种微藻的数量比例，使各藻生长均衡，稳定性好，通过菌、藻间的协同作用达到对养殖排放废水的去氮除磷的目的。上述现有技术是通过菌体来控制水体中藻的生长均衡，并不是促进藻的生长和微藻细胞中的油脂积累。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种封闭式培养微藻的方法。该法利用膜分离装置将自养微藻与兼性厌氧细菌在封闭式光生物反应器中进行半混合培养，具有提高自养微藻收获量，提高无机碳源（CO₂）的利用率，提高微生物油脂含量，简化培养装置等优点；同时不影响兼性厌氧细菌的发酵过程，在收获含油微藻细胞的同时还可通过分离培养液中的厌氧发酵产品，实现细菌厌氧发酵生产化学品，是一种油脂与生物化学品同时生产的高效培养方法。 

本发明封闭式培养微藻的方法，包括如下内容：

（1）培养兼性厌氧细菌种子液；

（2）培养自养微藻种子液；

（3）将兼性厌氧细菌种子液和自养微藻种子液接入具有内置膜分离装置的封闭式光生物反应器内进行半混合培养，厌氧细菌在膜分离装置内部发酵，微藻细胞在膜分离装置以外的光生物反应器内进行光合作用生长，两个反应器内培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充兼性厌氧细菌生长代谢所需的有机碳源。

本发明方法中，所述的光生物反应器还包括导流筒，膜分离装置内置于光生物反应器导流筒内，出口与光生物反应器出口平齐。膜分离装置优选采用陶瓷膜分离装置，膜孔直径为0.05μm～0.5μm。

本发明方法中，兼性厌氧细菌包括芽孢杆菌、梭形杆菌、双歧杆菌、乳杆菌或克雷伯氏菌等，有机碳源为葡萄糖、甘油、果糖、淀粉、纤维素水解液等，兼性厌氧细菌的代谢产物，即兼性厌氧细菌发酵产物一般为1,3-丙二醇和/或有机酸等，不同的兼性厌氧细菌得到的发酵产物有所不同，根据兼性厌氧细菌的种类不同而有所不同。兼性厌氧细菌种子液培养是本领域技术人员熟知的方法，如采用搅拌式生物反应器，加入培养基和兼性厌氧细菌，在适宜的条件下进行培养。

本发明方法中，自养微藻包括小球藻、葡萄藻、小环藻、硅藻等，自养微藻种子液培养是本领域技术人员熟知的方法，如采用常规的气升式光生物反应器进行种子液培养。