一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法及装置，步骤是：A、培养基配制：培养基依据目标藻株定，灭菌；B、目标藻株活化扩种：在光生物反应器中活化并扩种目标藻株；C、目标藻株接种：确定接种量后对藻液进行离心，反复使用无碳培养基洗净后重悬，接入十二孔板；D、OD

Method and device for evaluating carbon dioxide tolerance of microalgae

And the device, the invention discloses a method used to evaluate the microalgae tolerance steps are: carbon dioxide A, medium preparation: medium according to the target strain, B strain, sterilization; target species: activation in photobioreactor and activation on the target, the target strain; C strain inoculation: determine the inoculation amount of algal centrifugal liquid, repeated use of carbon free medium wash after heavy suspension, access to twelve orifice plate; D, OD

【技术实现步骤摘要】
一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法及装置
本专利技术涉及生物
，更具体涉及一种快速评价微藻对高浓度二氧化碳耐受力的方法，涉及一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的装置，同时还涉及应用于微藻快速扩培的小型光生物反应器装置，尤其适合于筛选具有规模化生产潜质的可利用烟道尾气进行培养的经济微藻。
技术介绍
微藻是原核或者真核的光合微生物，是非常高效的太阳能转换器，分布于淡水或者咸水中，通过吸收水环境传递的光能、水和二氧化碳及营养物质积累生物量，可以将光能转化为化学能，积累可被人类利用的代谢物或次生代谢物，如初级代谢物有油脂、蛋白质及多糖；以及次生代谢物有虾青素、藻蓝蛋白、类胡萝卜素等高价值活性物质。其次，微藻可以固定二氧化碳，减少温室气体排放，降低环境污染。因而，耐受且能在高浓度二氧化碳条件下生长的微藻可以利用工业烟道尾气、燃煤及生物质电厂尾气进行生长，从而降低微藻培养的生产成本，不仅达到二氧化碳减排的目的，而且具有显著的经济效益及环境效益，从而使得微藻培养和资源化研究得到国内外越来越多的关注。目前，已经公开的关于微藻固定二氧化碳的专利文献大多数集中在：(1)种源：如通过诱变育种，筛选出耐高浓度二氧化碳(10～30％)的微藻，对该藻株进行培养4天，其最终生物量可达1.3g·L-1，其生物量产率约为0.3g·L-1·d-1(C12N1/12(2006.01)I)；此外，也有开发一株凸头栅藻，一天之内每升藻液最多可去除0.88mg的二氧化碳，与此同时，该藻能耐受氧化硫与氮氧化物，但未提及藻株对其的耐受浓度(C12N1/12(2006.01)I)；(2)优化微藻减排二氧化碳的产业链中的关键技术，包括如对工业尾气进行除尘洗涤、加压、调气等装置(B01D53/84(2006.01)I)；此外一种利用微藻清洁工业废气中二氧化碳的装置和方法也见报道，其特征在于耦合培养液循环系统和废水处理装置，用经培养液循环系统处理后的工业废水作为培养溶液，选用耐热性的小球藻进行培养(B01D53/84(2006.01)I)；另外，也有报道利用高pH诱导藻液发生自沉降后，收获后的高pH的上清液能高效吸收酸性二氧化碳，并调节该上清培养液至适合微藻生长的水平(pH≥8.2)，实现培养基的高效补碳，保障采收后的上清液的循环利用(C12N1/12(2006.01)I)。(3)在大规模培养体系(跑道式培养池和环形培养池)下添加二氧化碳并提高对其利用率的装置，如微藻养殖池有效补充二氧化碳的充气凹槽，并提高藻液对二氧化碳的吸收率(C12N1/12(2006.01)I)；此外也有直接将二氧化碳直接溶入水中，将二氧化碳饱和水直接添加入藻液中(C12N1/12(2006.01))；也有专利技术一种带压力表的二氧化碳溶解装置，对二氧化碳气体进行加压处理至0.1～1.0MPa通入二氧化碳溶解装置，通过监测溶液pH值(6.0～8.5)以确定二氧化碳是否充分溶解至回流培养液中，在其实施于螺旋藻培养的案例中，减少70～90％的NaHCO3用量，二氧化碳固定率为163～178mg·L-1·h-1(C12N1/12(2006.01))。另外，也有报道一种浓缩回收空气中的二氧化碳用于微藻培养的装置，在电压作用下，电动浓缩装置的阳极室和阴极室分别电动产生H+和OH-。空气中的二氧化碳进入阴极室转化为HCO3-以及CO32-形式，并在电迁移作用下透过阴离子交换膜进入阳极室，在阳极室内获得高浓度CO2气体；被浓缩的CO2用于微藻的培养(C12M1/04(2006.01)I)。从以往的报道可以发现，目前鲜有报道微藻耐受高浓度二氧化碳能力的快速评价装置，而优质的耐受高浓度二氧化碳的微藻种源是微藻在烟道尾气等减排产业的应用基础。因此，针对微藻在固定烟道尾气方面的应用，需要对众多保藏的微藻进行二氧化碳耐受性的筛选及普查。然而，目前而言，较多的评价流程是在三角瓶、或者柱状光生物反应器培养微藻，通过取样，比较吸光值评价微藻的生长性能(C12N1/12(2006.01)I，C12Q1/04(2006.01)I)，而三角瓶和柱状光生物反应器体积较大不适宜用于大批量的藻株筛选，取样工作对于批量藻株而言需投入大量的人力与物力。因此，本专利技术构建二氧化碳培养缸，对培养缸中的二氧化碳浓度进行追踪检测，发现该系统通气和二氧化碳浓度稳定，简易高效、光照透过性优良；本专利技术使用十二孔板培养微藻，无须取样，即可原位追踪微藻生长趋势；并通过在小型光生物反应器培养，比较发现两种培养体系下藻株的生长及对高浓度二氧化碳的耐受力趋势一致，表明本专利技术基于十二孔板实验可表征不同藻株对高浓度二氧化碳的耐受力。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供了一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法，本专利技术引入相对光密度变化率(deltaOD·d-1)，见公式1)，该参数可有效地用于评价目标藻株对高浓度二氧化碳的耐受力，而光密度变化率(OD·d-1)用于评价目标藻株在高浓度二氧化碳条件下的生长力。同样，经前期实验表明，本专利技术还可应用于快速评价经济微藻在高低温、酸碱等环境的生长力和耐受力。本专利技术已经在实验室条件下被较为成熟地应用于优良藻株筛选，平均每天人均可以评价2-3株微藻的生长，较现行的光合生物反应器下评价方法而言，该方法简单易行，操作简单，快速便捷。该方法同样可以用于筛选耐受高浓度二氧化碳的优良藻株。以光密度变化率(OD·d-1)及相对光密度变化率(deltaOD·d-1)两个参数确定藻株在散点图中的分布，对比后，可以筛选出既能耐受高浓度二氧化碳，且能在高浓度二氧化碳补给下快速生长的优良藻株。本专利技术的第二个目的是在于提供了一种应用于评估微藻二氧化碳耐受力的装置，结构简单，使用方便，可设定既定的二氧化碳浓度，使用十二孔板培养微藻，可原位追踪并评价经济微藻在高浓度二氧化碳环境的生长力和耐受力等重要性能，补充实验比较三株微藻在本专利技术装置和小型光生物反应器在高浓度二氧化碳条件下的生长力及耐受力，结果显示三株微藻在同等条件下的生长及耐受力趋势保持一致，结合上述的散点分布图可以筛选出优良的藻株，准确率可以达到85％以上。本专利技术的第三个目的在于提供一种小型的微藻快速活化及扩培的装置，该装置结构简单，操作简便，主要由培养部件和通气部件两个部分组成，操作方法与传统的光合生物反应器一致，优点在于小体积培养，通气稳定可控，可应用于大批量的藻株生长性能评价及藻株生长参数优化实验。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：一种用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法，其步骤是：A、培养基配制。培养基依据目标藻株而定，所述的藻株包括涵盖隶属绿藻门的小球藻、栅藻、集星藻、纤维藻、球空星藻、葡萄鼓藻、实球藻、蹄形藻、集球藻、盘星藻、原球藻、并联藻、月芽藻、红球藻等；蓝藻门的聚球藻、集胞藻；硅藻门的小环藻、脆杆藻、窄异极藻、菱板藻、舟形藻、菱形藻、舟形藻、三角褐指藻、针杆藻、直链藻等。所述的培养基具体有BG-11，SP，DM，SE，CSI等类型。基于孔板的二氧化碳耐受性实验所使用的培养基为无碳培养基(即上述培养基去除无机或有机碳源)。B、目标藻株活化扩种。对配制好的全培养基进行高温121℃，30min灭菌。之后在超净工作台将上述全培养基分装至小型光生物反应器装置(图1)(装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法，其步骤是：A、培养基配制：培养基依据目标藻株定，所述的培养基有BG‑11，SP，DM，SE，CSI，基于孔板的二氧化碳耐受性实验所使用的培养基为无碳培养基；B、目标藻株活化扩种：对配制的全培养基进行高温121℃，30min灭菌，在超净工作台将全培养基分装至光生物反应器装置，接着往光生物反应器接入目标藻种：固体平板上刮取克隆接入培养基，或从液体种子中转接至培养基进行扩培，培养条件为，光照强度为50～60μmol·m

【技术特征摘要】
1.一种用于评估微藻二氧化碳耐受力的方法，其步骤是：A、培养基配制：培养基依据目标藻株定，所述的培养基有BG-11，SP，DM，SE，CSI，基于孔板的二氧化碳耐受性实验所使用的培养基为无碳培养基；B、目标藻株活化扩种：对配制的全培养基进行高温121℃，30min灭菌，在超净工作台将全培养基分装至光生物反应器装置，接着往光生物反应器接入目标藻种：固体平板上刮取克隆接入培养基，或从液体种子中转接至培养基进行扩培，培养条件为，光照强度为50～60μmol·m-2·s-1，温度控制在24-26℃，通气培养7～10天；C、目标藻株接种及OD680检测：检测扩种7～10天后的藻液OD680以决定接种量V1，确定接种量V1之后对藻液进行离心，无碳培养基洗净后重悬，接入十二孔板，藻株接入OD680浓度C2为0.2～0.3，每孔接入体积为3mL，共计三个平行，将十二孔板放置在培养缸中静置培养，培养条件为光照强度为30～40μmol·m-2·s-1，温度控制在24-26℃，实验组和对照组培养缸二氧化碳浓度分别为1～20％和0.03％；D、OD680检测：检测OD680之前，使用一次性吸管对藻液进行重悬直至藻液均匀，使用酶标仪对十二孔板中的藻液OD680进行检测，检测吸光度波长为680nm；E、目标藻株在1～20％二氧化碳的生长力及耐受力评价：追踪OD680变化曲线，以OD·d-1设定条件下的生长力，以1～20％二氧化碳条件下的光密度变化率与空气下的光密度变化率差值代表目标藻株对高浓度二氧化碳的耐受力；F、藻株筛选：散点作图法，依据以OD·d-1及deltaOD·d-1两个参数确定藻株在散点图中的分布，对比后，筛选出高浓度二氧化碳，在高浓度二氧化碳补给下快速生长的藻株；公式1：公式2：其中：deltaOD·d-1为1～20％二氧化碳条件下的光密度变化率与空气下的光密度变化率差值，代表目标藻株对高浓度二氧化碳的耐受力；OD·d-1为1～20％二氧化碳组和空气组的光密度变化率，代表目标藻株在1～20％二氧化碳组和空气组的生长力；二氧化碳占比气体总体积的1～20％；V1为接入十二孔板所需的活化扩培后原藻液的体积；C2为十二孔板的藻液光密度；C1为活化扩培7～10天后的原藻液光密度；mL为毫升；air为空气组，二氧化碳体积占比气体总体积的0.03％；所述的藻株包括涵盖隶属绿藻门的小球藻、栅藻、集星藻、纤维藻、球空星藻、葡萄鼓藻、实球藻、蹄形藻、集球藻、盘星藻、原球藻、并联藻、月芽藻、红球藻等；蓝藻门的聚球藻、集胞藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立荣，卢哲，崔慧君，卫晴，霍岩，杨子寒，
申请(专利权)人：中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42