一种敞开式快速培养含油微生物的方法技术

本发明专利技术公开了一种敞开式快速培养含油微生物的方法，包括：（1）培养含油酵母种子液；（2）培养含油微藻种子液；（3）将含油酵母种子液和含油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，含油酵母在膜分离装置下部区域进行培养，含油微藻在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，上下区域的培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母生长代谢所需有机碳源；所述光生物反应器上部区域的内壁和膜分离装置的上端布设有反光膜。本发明专利技术具有提高含油微生物细胞收获量，提高无机碳源（CO2）的利用率，简化培养装置，提高微生物油脂含量，提高产品总油脂量等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种敞开式快速培养含油微生物的方法
本专利技术属于生物
，涉及一种敞开式培养含油微生物的方法，具体地说涉及一种敞开式半混合培养含油微藻和含油酵母来获取高含油微生物细胞收获量，同时提高含油微生物细胞油脂含量的方法。
技术介绍
目前世界各国面临石油资源枯竭、CO2排放引发的一系列气候问题和环境污染问题，开发可再生的清洁能源称为研究热点。以微生物油脂等可再生资源为来源的生物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。文献表明，少数微生物可在一定条件下将胞内碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂等转化并贮存超过细胞干重20%的油脂，具有该表型的微生物称为含油微生物，已知细菌、酵母、霉菌、藻类中都有生产油脂的微生物。微生物油脂又称单细胞油脂，其脂肪酸组成与一般的植物油脂相似，以C16、C18系脂肪酸，如棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸等饱和与不饱和的脂肪酸为主。微生物发酵利用底物范围较广，可直接利用葡萄糖、果糖、蔗糖、糖蜜、淀粉和纤维素水解液等，不但可以提供新的油脂生产方法，而且可以利用廉价废弃生物质，降低油脂生产成本，保护环境。因此，微生物油脂是潜在的动植物油脂替代资源，具有广阔的应用前景。微生物油脂的制备一般采用产油酵母为发酵菌种，经过常规的微生物培养进行生物量积累，得到含油微生物菌体，进而处理该菌体，得到微生物油脂。CN200610113582.X公开了一种利用微生物发酵油脂制备生物柴油的方法，即以酵母菌为微生物产油脂菌种，通过在产油脂菌种培养基中接入该酵母菌微生物，在一定的培养条件下进行微生物发酵制备油脂，然后经离心、分离、提取得到微生物发酵油脂，以该微生物油脂为原料，在催化剂作用下进行转酯化反应，得到生物柴油，副产物为甘油。该技术过程采用单一微生物发酵培养过程，其生物油脂积累在细胞内，细胞收获量是制约油脂收获量的关键因素。除了含油酵母外，微藻是另外一类含油微生物，微藻富含不饱和脂肪酸、淀粉（如小球藻和莱茵衣藻等）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。微藻细胞的生长方式一般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和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的解析效果。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却比较低下。现有技术虽然对含油酵母和含油微藻的培养都有所涉及，但都是各自进行单独培养，对于不同类型的含油微生物之间的混合协同培养方式来实现高效油脂收获等方面的研究较少。在培养过程中普遍存在着成本高、微生物细胞累积慢、油脂含量低等不足。CN200910237936.5公开了一种混合培养酵母和藻类生产油脂的方法，该方法利用工业废水为培养基，混合培养酵母和藻类，生产微生物油脂。但是，由于酵母和藻类的混合培养均是异养培养，细胞内油脂积累水平较低；并且两种细胞一起收获和提取油脂，由于油脂提取的方法不同，破壁要求不同，混在一块效果不佳。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种敞开式快速培养含油微生物的方法。本专利技术方法利用膜分离装置将含油微藻与含油酵母在敞开式光生物反应器中进行半混合培养，具有提高含油微生物细胞收获量，提高无机碳源（CO2）的利用率，简化培养装置，提高微生物油脂含量，提高产品总油脂量等优点。本专利技术敞开式快速培养含油微生物的方法，包括如下内容：（1）培养含油酵母种子液；（2）培养含油微藻种子液；（3）将含油酵母种子液和含油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，含油酵母在膜分离装置下部区域进行培养，含油微藻在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，上下区域的培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母生长代谢所需的有机碳源；所述光生物反应器上部区域的内壁和膜分离装置的上端布设有反光膜。本专利技术中，膜分离装置可采用各种具有膜分离功能的膜装置，优选采用陶瓷膜分离装置，膜孔直径为0.05μm～0.5μm，将含油酵母细胞与含油微藻细胞分隔开来。本专利技术中，膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域的体积比为1:1～5:1。本专利技术中，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。本专利技术中，光生物反应器上部区域的内壁部分或全部覆盖反光膜。本专利技术中，膜分离装置的上端布设的反光膜通过支撑板与膜分离装置之间实现通气，每平方米反光膜上分布200～300个小孔，孔直径1～10mm。本专利技术中，外置光源的光线射入光生物反应器到达反应器内壁后经反光膜实现反光，光线折返可以实现双光程或多光程状态，光生物反应器内光源得到加强。反光膜优选采用3M反光膜，3M反光膜是一种玻璃珠封入式反光膜，背面涂有压敏胶和易剥离背纸，即使在完全湿润状态下或者在大角度下，也可以保持它良好的反光性能。本专利技术中，含油酵母包括酿酒酵母（S.cerevisiae）、粘红酵母（R.glutinis）、皮状丝孢酵母（Trichosporoncutaneum）、隐球酵母（Cryptococcusalbidus）等，有机碳源为葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素水解液等。含油酵母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，加入培养基和含油酵母，在适宜的条件下进行培养。本专利技术中，含油微藻包括小球藻、葡萄藻、小环藻、硅藻等，藻种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。本专利技术中，敞开式半混合培养过程中，含油酵母种子液与含油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含油酵母所需的培养基，同时添加含油微藻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中，以批次或连续等方式补充含油酵母生长过程所需有机碳源。本专利技术中，半混合培养条件一般采用与含油酵母生长过程的条件相似的条件，如温度一般为20℃～37℃，pH值一般为6.0～9.0，优选为6.5～7.5等。本专利技术将含油酵母和含油微藻进行半混合培养，含油酵母与含油微藻生长条件和所需碳源不同，互相补充和促进。含油微藻利用含油酵母发酵后废弃碳源（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含油酵母不断生长。同时，光生物反应器内壁和膜分离装置上端均具有反光膜，使外置光源实现返程，增加光合作用强度。通过光合作用且在反光膜作用下培养体系处在双光程或多光程环境下使微藻快速生长。本专利技术通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种敞开式快速培养含油微生物的方法，包括如下内容：（1）培养含油酵母种子液；（2）培养含油微藻种子液；（3）将含油酵母种子液和含油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，含油酵母在膜分离装置下部区域进行培养，含油微藻在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，上下区域的培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母生长代谢所需有机碳源；所述光生物反应器上部区域的内壁和膜分离装置的上端布设有反光膜。

【技术特征摘要】
1.一种敞开式快速培养含油微生物的方法，包括如下内容：（1）培养含油酵母种子液；（2）培养含油微藻种子液；（3）将含油酵母种子液和含油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，含油酵母在膜分离装置下部区域进行培养，含油微藻在膜分离装置上部区域进行光合作用生长，上下区域的培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母生长代谢所需有机碳源；所述光生物反应器上部区域的内壁和膜分离装置的上端布设有反光膜。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：膜分离装置采用陶瓷膜分离装置，膜孔直径为0.05μm～0.5μm，将含油酵母细胞与含油微藻细胞分隔开来。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：膜分离装置将光生物反应器分成上下两个区域的体积比为1:1～5:1。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：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，分布的气体经过膜分离装置进入整个光生物反应器中。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：光生物反应器上部区域的内壁部分或全部覆盖反光膜。6.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖莎，王领民，师文静，姚新武，李晓姝，张霖，高大成，乔凯，
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