一种敞开式培养微藻的方法技术

本发明专利技术公开了一种敞开式培养微藻的方法。该方法包括：（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内部铺设膜分离装置的敞开式光生物反应器内进行半混合培养，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域，厌氧细菌在膜分离装置下部区域进行发酵，微藻细胞在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，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。该法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，提高自养微藻规模化培养效率等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。该方法包括：（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内部铺设膜分离装置的敞开式光生物反应器内进行半混合培养，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域，厌氧细菌在膜分离装置下部区域进行发酵，微藻细胞在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，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。该法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，提高自养微藻规模化培养效率等优点。【专利说明】
本专利技术属于生物
，涉及，具体涉及一种敞开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。
技术介绍
当今世界，石油资源的日益紧缺、油品供需矛盾的日渐突出，环境污染问题也更加突出，开发可替代资源成为必然。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%。与传统生物燃料相t匕，藻类有含油量高、生长快、环境适应性强、占用耕地少、产品附加值高等优势。同时，藻类占海洋生物资源50%，因而开发时可利用海洋资源，节省陆地资源。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，光自养即利用(302进行光合作用获得生物量累积，因而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。碳源异养即利用有机碳源为底物替代自养过程中的CO2来进行微藻生物量的积累，该种培养方式虽然可以实现细胞`较快生长，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。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供。该法利用膜分离装置将自养产油微藻与兼性厌氧细菌在敞开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，提高自养微藻规模化培养效率等优点；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。本专利技术敞开式培养微藻的方法，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内部铺设膜分离装置的敞开式光生物反应器内进行半混合培养，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域，厌氧细菌在膜分离装置下部区域进行发酵，微藻细胞在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，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。本专利技术方法中，膜分离装置为陶瓷膜分离装置，膜孔直径为0.05 ~0.5 Pm。本专利技术方法中，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个部分的体积比为1:1~5:1。本专利技术方法中，所述的敞开式光生物反应器还包括布气装置，铺设在反应器下部区域的底部，分布的气体可以经过膜分离装置进入整个光生物反应器中。 本专利技术方法中，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。本专利技术方法中，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。本专利技术方法中，敞开式半混合培养过程中，兼性厌氧细菌种子液与微藻种子液的初始接入体积比为1:1~1:10。半混合培养的初始培养基采用兼性厌氧细菌所需的培养基，同时添加微藻细胞生长所需的无机盐和微量元素(如按SE培养基的组成添加相关物质)等。敞开式半混合培养过程以批次或连续等方式补充兼性厌氧细菌发酵过程所需有机碳源。本专利技术方法中，敞开式半混合培养条件一般采用与兼性厌氧细菌发酵过程的条件相似的条件，如温度一般为20°C~37°C，pH值一般为6~9，优选为6.5~7.5等。本专利技术方法对兼性厌氧细菌和微藻细胞进行敞开式半混合培养，兼性厌氧细菌与微藻细胞生长条件和所需碳源的不同，互相补充和促进。微藻细胞利用兼性厌氧细菌发酵后废弃碳源(CO2)为自身生长碳源，同时维持系统较平稳的渗透压条件(pH值)，通过补充有机碳源保证兼性厌氧细菌不断生长，而微藻通过光条件和厌氧细菌发酵产生的二氧化碳使微藻细胞不断生长，兼性厌氧细菌与微藻细胞通过膜分离装置隔离开，实现各自单独的生长空间。培养基组成则是实现共混与互通，从而实现兼性厌氧细菌与微藻细胞在敞开式光生物反应器中的半混合培养过程。选择适宜种类兼性厌氧细菌和适宜种类微藻细胞，通过控制兼性厌氧细菌和微藻细胞的培养过程，使两者形成稳定的半混合培养体系，并建立起不同细胞间共同利用环境营养条件而细胞间不互相干扰的生长关系，实现了含油微藻的高效生长过程，并提高了油脂的累积效果，提高了单一含油微藻培养过程中单位发酵体系内的油脂收获量，从而为微生物油脂的制备奠定了基础。同时对兼性厌氧细菌的发酵过程不存在影响，可以同时获得所需的发酵产物。微藻对发酵过程使用的碳源和发酵产物均具有耐受性，不影响微藻的生长和油脂的积累。与两种微生物同步混合培养过程相比，微藻生物质收获简单，避免与细菌细胞一起收获，而影响藻泥油脂提取部分的效能。【专利附图】【附图说明】图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种敞开式培养微藻的方法，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内部铺设膜分离装置的敞开式光生物反应器内进行半混合培养，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域，厌氧细菌在膜分离装置下部区域进行发酵，微藻细胞在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王领民，金平，廖莎，吴丹，李晓姝，师文静，张霖，高大成，乔凯，程国香，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11