一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其包括步骤：1）利用碱法处理秸秆提取半纤维素，2）以纤维弧菌和小球藻构建一种菌藻共培养系统，3）纤维弧菌以秸秆半纤维素为碳源进行生长代谢，其代谢产物为小球藻的混合营养生长提供有机碳源；利用该方法，培养2天后小球藻Chla含量即达到3.35mg/L，是其光合自养生长的6倍。本发明专利技术大大促进了小球藻的生长，缩短了光照培养的时间，降低了生产成本，可为微藻生物柴油的工业化生产提供大量低成本原料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小球藻的培养技术，具体涉及一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法。
技术介绍
生物柴油是一种绿色可再生的能源，近十几年来受到世界各国的普遍关注。目前，生物柴油主要来源于植物和动物油脂，世界各国根据自身国情选择合适的原料，欧盟各国以菜籽油为原料，美国、南美洲的巴西(世界第三大生物柴油产地，2011年250万吨)和阿根廷(世界第四大生物柴油产地，2011年230万吨)主要以大豆油为原料，东南亚国家主要利用棕榈油生产生物柴油，日本则以餐厨废油为主要原料。稳定的油脂原料供应是当前国外生物柴油产业快速发展的关键之一，但现有的产量在第一大产区欧盟也仅有5%的市场份额，生物柴油的进一步发展将消耗大量的油脂原料，这对农业和林业的健康发展将造成巨大的压力；特别在人口众多、人均耕地面积稀少的中国，大豆和粮油主要依靠进口，生物柴油的发展需在“不与民争粮油、不与粮油争地”的原则下积极开发非粮油原料来源。面对植物原料生产生物柴油的诸多问题，微藻生物柴油越来越受到各国的重视。小球藻是一类单细胞藻类，属于绿藻门，种类繁多，在淡水河海水中均有广泛分布，在人工培养条件下也能良好生长，是第一种人工培养的微藻。由于小球藻分布广、生长快，易培养等优点，成为生产生物柴油的重要原料来源。小球藻通过光合作用固定CO2为细胞生长和油脂合成提供碳源，固定CO2的速率决定了细胞生长和油脂合成的速率。为了提高藻细胞的生长速率和合成油脂的速率，很多研究通过改变微藻培养方式来达到这一目的，如利用小球藻兼性化能异养的生长特性，通过添加葡萄糖、木薯淀粉水解液、玉米粉水解液、甘油等有机物为碳源，促进小球藻生长和油脂积累。不论是异养培养，还是混合营养培养，都可以减少对光的依赖，并显著提高微藻生产油脂的效率，但是，以葡萄糖、甘油等有机物作为碳源也导致了生产成本的增加，因此，很多科研团队探索利用其它廉价碳源来降低生产成本，如谷氨酸生产废水、干酪乳清渗透液、生物柴油工业废甘油、市政废水等。木质纤维素是自然界中储量最多的可再生资源，占自然界生物量(100~500亿吨)的50%；农业废弃物(麦秆、稻秆、玉米秆、甘蔗渣等)中纤维素含量30~48%，半纤维素含量20~38%，是当前发展纤维素乙醇的重要原料。研究利用农业废弃物中半纤维素促进小球藻生长的方法对节约微藻生产成本，发展生物柴油工业有重要意义。
技术实现思路
针对小球藻光合自养生长慢和生产成本高的特点，利用小球藻兼性化能异养的生长特性，本专利技术提供了一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，以纤维弧菌和小球藻构建了一种菌藻共培养系统，在该系统中，纤维弧菌以秸秆半纤维素为碳源进行生长代谢，其代谢产物为小球藻的混合营养生长提供有机碳源。本方法大大促进了小球藻的生长，缩短了光照培养的时间，降低了生产成本，可为微藻生物柴油的工业化生产提供大量低成本原料。本专利技术提供了一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，该方法如下：1）利用碱法处理秸秆提取半纤维素；2）以纤维弧菌和小球藻构建一种菌藻共培养系统；3）纤维弧菌以秸秆半纤维素为碳源进行生长代谢，代谢产物为小球藻的混合营养培养提供有机碳源。进一步地，所构建的共培养系统是将纤维弧菌和小球藻同时接种到培养基中。进一步地，所用的纤维弧菌为Cellvibriopealriver，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC1.14955，保藏日期为2014年12月21日。进一步地，所述的纤维弧菌Cellvibriopealriver产的木聚糖酶包括内切β-木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-呋喃阿拉伯糖苷酶、乙酰木聚糖酯酶和α-葡萄糖醛酸苷酶，且其木聚糖的降解产物不是木糖、半乳糖、葡萄糖等还原性的糖。进一步地，所用的小球藻为Chlorellavulgaris。进一步地，共培养系统是指Cellvibriopealriver和Chlorellavulgaris同时接种到培养基中。进一步地，所用培养基为BG11培养基中添加秸秆半纤维素为碳源。进一步地，混合营养培养方式指同时以所述代谢产物（Cellvibriopealriver木糖代谢产物）和CO2为碳源光照培养Chlorellavulgaris。进一步地，碱法处理秸秆提取半纤维素的具体步骤为：把秸秆机械粉碎后烘干，过40目筛，碱性过氧化氢法处理，离心取上清液，调节pH5.0后蒸发浓缩，加入3倍体积工业乙醇，离心收集沉淀，干燥得到半纤维素。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点与技术效果：1、本专利技术利用秸秆半纤维素培养小球藻，生产成本低；2、本专利技术的方法大大促进了小球藻的生长，缩短了光照培养的时间，可为微藻生物柴油的工业化生产提供大量低成本原料。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的
技术实现思路
作进一步的说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本专利技术的保护范围。实施例一：BG11培养基中添加1g/L的秸秆半纤维素为菌藻共培养培养基，按5%（v/v）的接种量分别接种纤维弧菌Cellvibriopealriver和ChlorellavulgarisFACHB-8（购买自武汉中国科学院野生生物种质库——淡水藻种库）进行共培养；对照组分别以①BG11和②BG11+1g/L秸秆半纤维素培养基培养C.vulgarisFACHB-8。培养过程中每天观察藻生长情况，培养2d后，实验组比对照组的培养液更绿，对照组①中微藻Chla为0.55mg/L，对照组②中微藻Chla为1.01mg/L，共培养中微藻Chla达到3.35mg/L，是对照组①的6倍多；对比①和②的结果，秸秆半纤维素促进了小球藻的生长，可能秸秆半纤维素纯度较低，一些物质有利于藻细胞的生长。综合上述结果可知，以秸秆半纤维素为碳源，共培养大大促进了C.vulgarisFACHB-8的生长。实施例二：BG11培养基中添加5g/L的秸秆半纤维素为菌藻共培养培养基，按1%（v/v）的接种量分别接种纤维弧菌Cellvibriopealriver和ChlorellavulgarisFACHB-8进行共培养；对照组分别以①BG11和②BG11+5g/L秸秆半纤维素培养基培养C.vulgarisFACHB-8。培养过程中每天观察藻生长情况和测定藻微藻Chla含量，培养2d后，共培养中微藻Chla达到2.34mg/L，是对照组①的3倍多；对比①和②的结果，秸秆半纤维素促进了小球藻的生长。实施例三：BG11培养基中添加5g/L的秸秆半纤维素为菌藻共培养培养基，按5%（v/v）的接种量分别接种纤维弧菌Cellvibriopealriver和ChlorellavulgarisFACHB-8进行共培养；对照组分别以①BG11和②BG11+5g/L秸秆半纤维素培养基培养C.vulgarisFACHB-8。培养过程中每天观察藻生长情况和测定藻微藻Chla含量，培养2d后，共培养中微藻Chla达到5.77mg/L，是对照组①的5倍多；对比①和②的结果，秸秆半纤维素促进了小球藻的生长。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其特征在于，该方法如下：1）利用碱法处理秸秆提取半纤维素；2）以纤维弧菌和小球藻构建一种菌藻共培养系统；3）纤维弧菌以秸秆半纤维素为碳源进行生长代谢，代谢产物为小球藻的混合营养培养提供有机碳源。

【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其特征在于，该方法如下：1）利用碱法处理秸秆提取半纤维素；2）以纤维弧菌和小球藻构建一种菌藻共培养系统；3）纤维弧菌以秸秆半纤维素为碳源进行生长代谢，代谢产物为小球藻的混合营养培养提供有机碳源。2.如权利要求1所述的一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其特征在于，所用的纤维弧菌为Cellvibriopealriver，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC1.14955，保藏日期为2014年12月21日。3.如权利要求2所述的一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其特征在于，所述的纤维弧菌Cellvibriopealriver产的木聚糖酶包括内切β-木聚糖酶、β-木糖苷酶、α-呋喃阿拉伯糖苷酶、乙酰木聚糖酯酶和α-葡萄糖醛酸苷酶。4.如权利要求1所述的一种利用秸秆半纤维素培养小球藻的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗剑飞，林炜铁，谢章彰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44