养殖微藻的方法及生产油脂的方法技术

本发明专利技术涉及养殖微藻的方法及生产油脂的方法，其中的养殖方法包括：向微藻的培养基中添加葡萄糖和醇，在光自养的条件下进行养殖；所述的醇为甲醇和/或乙醇。本发明专利技术的方法可用于大规模、低成本、高效率地养殖微藻，不但能保证微藻的快速生长，而且能使微藻有较高的油脂含量。

【技术实现步骤摘要】
养殖微藻的方法及生产油脂的方法
本专利技术涉及养殖微藻的方法及生产油脂的方法。
技术介绍
微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO2，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O2。利用微藻生产生物能源与化学品可以同时达到“替代化石能源、减少CO2排放、净化废气与污水”三个目的。“微藻生物技术”的优势在于以下几个方面：①微藻是光合效率最高的原始植物，与农作物相比，单位面积的产率高出数十倍。微藻也是自然界中生长最为迅速的一种植物，通常在24h内，微藻所含生物质可以翻倍，在其“指数生长期”内其生物量翻倍时间可以缩短到3.5h。②微藻可以生长在高盐、高碱环境的水体中，可充分利用滩涂、盐碱地、沙漠进行大规模培养，也可利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养，因此微藻可以不同农作物争地、争水。③产油率高，微藻干细胞的含油量可高达70％，微藻没有高等植物的根茎叶等细胞分化，在缺氮等条件下，某些单细胞微藻可大量积累油脂，是最有前景的产油生物。④微藻的培养需要利用工业废气中的CO2，缓解温室气体的排放，也可以吸收工业废气中的NOx，减少环境的污染。⑤生产微藻生物柴油的同时，还可以生产相当数量的微藻生物质，还可进一步获得蛋白质、多糖、脂肪酸等高价值产品。微藻可分为原核藻类和真核藻类，原核藻类以蓝藻为主，含叶绿素a、不形成细胞器、能进行光合作用，细胞中蛋白质含量高，可达干重的70%，脂肪含量低，为5%左右；真核藻类种类比较多，是主要的生物燃料藻种的来源。常见的微藻主要归于以下八个门类：硅藻门（Bacillariophyta）、绿藻门（Chlorophyta）、金藻门（Chrysophyta）、蓝藻门（Cyanophyta）、甲藻门（Pyrroptata）、红藻门（Rhodophyta）、隐藻门（Cryptophyta）和黄藻门（Xanthophyta）。其中，硅藻门、绿藻门和金藻门是最具潜力的生物柴油藻种来源。微藻高效规模化养殖技术，即通过研究开发微藻规模化养殖的新设备与新工艺来高效、低成本地获得微藻生物量，是微藻生物技术的核心之一。影响微藻生长的因素很多，主要有光、营养盐、CO2、pH、温度和O2等，这些因素在微藻规模培养过程中所产生的影响尤为突出。研究表明，微藻的生长及脂类物质的含量与光照、氮、磷和温度等培养条件密切相关。不同藻类生长和积累脂类物质的培养条件不尽相同，应该根据不同的藻种确定最佳培养条件，提高生长速率和油脂含量。微藻的养殖需要有充足的阳光、CO2、水和无机盐，温度通常要控制在20～30℃，养殖介质必须能够提供组成微藻细胞的无机元素，如氮、P、K、Si、Fe等。目前对于大部分微藻尤其是绿藻而言，提高其细胞油脂含量的主要培养方法是条件胁迫，尤其是缺氮胁迫,即将藻细胞接种于缺氮环境的培养体系中以改变体内代谢的途径，更多地合成脂肪而非蛋白质或糖类，从而达到提高脂肪含量的目的。然而限制氮源会影响细胞的正常分裂和生长，使细胞活力下降，导致生物量急剧下降，最后总的脂肪产量并未提升。现有的方法是，先在氮源充足的条件下快速积累微藻生物量，然后再将微藻从富氮的培养基中分离出来再放入缺氮培养基中，进行条件胁迫以提高脂肪含量。这种方法不适合大规模工业生产，因为将微藻从富氮的培养基中分离出来再放入缺氮培养基中过程繁琐且能耗极高。光自养是指在光照下，以CO2为碳源培养微藻。异养是指在黑暗的环境下以有机碳源培养微藻。很多微藻可以进行兼养培养，因此很多学者开展了微藻，如小球藻的兼养技术，以提高其养殖效率和微藻的油脂含量。例如中国专利200810112998.9公开了一种从自养到异养两步培养小球藻生产生物柴油的方法，从小球藻的自养培养、细胞浓缩、发酵污染控制等工艺将浓缩的自养藻转入发酵罐中进行异养生长，快速积累油脂。异养培养需要加入有机碳源，如葡萄糖，虽然异养培养可以迅速提高藻细胞密度和生长速度，但该过程需严格控制杂菌的污染，否则会导致培养失败，并且异养培养的小球藻品质会下降。此外，该方法显然过程较为繁琐、成本较高。中国专利200980128146.1、201010545871.3与201110029154.x公开了类似的微藻养殖方法，这些方法包括微藻藻种的异养培养步骤和以异养培养获得的藻细胞作为种子的光自养培养步骤，这些方法可以提高微藻的养殖效率，然而分开的两个步骤显然使操作更为复杂。如何高效率、低成本地采收微藻一直是微藻生物技术中的难题，主要原因是：微藻个体微小（通常小于20微米）且藻液浓度很低（在采收浓度下，通常不到藻液质量的3‰）。现有的微藻采收方法主要是絮凝法、过滤法、离心法和沉降法。其中，絮凝法、过滤法和离心法的工艺较复杂、成本较高。沉降法具有操作简便、节省能源等优点，如CN101748068公开了一种微藻收获方法，该方法利用重力学原理，针对高密度连续培养光合生物反应系统进行不完全收获，对于浓度大于107个每毫升的藻液（相当于OD680=1.0），沉降率一般可达60%以上，沉降后分离出的上层清液返回光反应系统继续利用，对于不容易沉降的微藻，需要使用pH调节剂将藻液pH调节至强碱性，使微藻产生自絮凝以加快沉降。该方法仍存在以下不足：①调节pH强碱性使微藻自絮凝，会导致成本的增加并影响微藻的活力，不利于循环利用藻种；②某些情况下，轻微的扰动就会使微藻重新分散，不利于分离沉降后的清液。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种养殖微藻的方法，既能保证微藻的快速生长，又能大幅提高其油脂含量。本专利技术的目的之二是提供一种生产油脂的方法，该方法在实现目的一的基础上，进一步解决微藻沉降采收过程中存在的问题，从而能以更低的成本获得油脂。一种养殖微藻的方法，包括：向微藻的培养基中添加葡萄糖和醇，在光自养的条件下进行养殖；所述的醇为甲醇和/或乙醇。葡萄糖的添加量为0.1～50g/L。醇的添加量为0.1～10mL/L，优选为1～10mL。所述的氮肥可选自尿素、铵盐、硝酸盐和氨基酸中的一种或几种；优选为尿素，其加量为1～5g/L。所述的微藻为能够进行兼养的微藻，如小球藻、栅藻或单针藻,优选小球藻。根据本专利技术的方法，在培养微藻的过程中还需要维持微藻正常生长所需要的其它必要条件，如提供合适的光照、温度，以及其它微藻生长所必须的营养成份，调控藻液中的CO2、溶解氧、水、无机盐、必要营养物质、pH值等在合适的范围内，使其适宜微藻的快速生长与繁殖。这些技术是本领域技术人员所熟知的。如培养基可选择BG－11培养基；藻液的pH值控制在6～10之间，优选控制在7～9之间；培养温度为15～40℃，优选为25～35℃；光强为2000～200000勒克斯，优选为5000～150000勒克斯。本专利技术中，微藻的培养可以采用分级扩大的方式，比如藻种经过1L、5L、50L、500L…逐级放大培养。接种的起始浓度一般可以控制在藻液光密度值（OD值）为0.2～1的范围内。养殖时间通常在10天以上，优选15天以上，对于产油微藻的培养，养殖时间20天以上可以获得更佳的效果。一种生产油脂的方法，包括微藻养殖、微藻采收、微藻油脂的分离和提取，其中的微藻养殖采用上述的方法。优选的情况下，微藻采收步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种养殖微藻的方法，包括：向微藻的培养基中添加葡萄糖和醇，在光自养的条件下进行养殖；所述的醇为甲醇和/或乙醇。

【技术特征摘要】
1.一种养殖微藻的方法，包括：向微藻的培养基中添加葡萄糖和醇，在光自养的条件下进行养殖；所述的醇为乙醇；所述微藻为小球藻；其中，醇的添加量为0.1～10mL/L。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，葡萄糖的添加量为0.1～50g/L。3.按照权利要求1所述的方法，氮肥选自尿素、铵盐、硝酸盐和氨基酸中的一种或几种。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的氮肥为尿素，其加量为1～5g/L。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，培养温度为15～40℃，光强2000～200000勒克斯，藻液的pH值控制在6～10之间。6.按照权利要求5所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣峻峰，周旭华，朱俊英，黄绪耕，
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石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11