一种提高微生物生物量及油脂产量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高微生物的生物量及油脂产量的方法。该方法包括：1)活化培养：分别将蛋白核小球藻和粘红酵母细胞接种于培养基中活化培养至对数生长期并作为种子液；2)分别将蛋白核小球藻和粘红酵母按不同比例接种到装有培养基的摇瓶中，置于光照摇床中培养；3)按小球藻细胞比酵母数3：1接种至含有1.6g/l酵母膏和不同葡萄糖浓度的BG11培养基中；将接种后的摇瓶置于光照摇床中培养12天；4)培养结束后的微生物细胞经离心、洗涤和冷冻干燥后，即得到粉末，用于测定评价生物质干重浓度、总脂含量和脂肪酸含量及其产率。本发明专利技术利用混合培养模式显著提高了含油微生物的生物量和油脂产率，是单独培养条件下的3‑4倍以上，方法相对简便，有效降低能耗和生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种提高微生物生物量及油脂产量的方法
本专利技术涉及微藻和酵母生物发酵培养技术，特别涉及一种通过混合培养蛋白核小球藻及产油酵母提高生物量及油脂产量的方法。
技术介绍
社会经济的不断发展带来了化石能源的日益枯竭和环境污染等诸多问题。随着油品供需矛盾的日益突出，多渠道开发可再生资源成为必然趋势。作为一种新型生物能源，生物柴油的优越性近年来日益受到人们的关注。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。微生物的混合培养在自然界中十分常见。作为两种重要的产油微生物，微藻、酵母在其生长过程中具有不同的特点。已有研究表明，微藻、酵母两种产油微生物在同一培养体系中可以表现出互利共生的关系。与单独培养相比，混合培养在pH调节、溶解氧平衡等培养条件方面更有利于微生物生长和油脂积累。蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)、粘红酵母(Rhodotorulaglutinis)和热带假丝酵母(Candidatropicalis)都是具有潜力的产油微生物。研究表明，这两种微生物在一定的条件下可以互利共生，达到增加生物量和油脂产量的目的。充分利用混合培养模式，优化培养条件，以提高生物量和油脂产量具有重要意义。现有的微生物油脂生产技术是将不同种类的微生物各自进行培养，普遍存在着成本高、微生物细胞生长慢、油脂含量低等缺点。酵母的发酵过程需要大量的碳源，且释放大量的CO2气体会带来环境问题，而微藻培养过程中需要加强光照或补充CO2气体来提高油脂产量(高C/N下)。含油微生物培养过程中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生产等方面的研究较少。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用混合培养模式，大大提高微生物生物量和油脂产量的方法，且该方法相对简便，有效降低能耗和生产成本，在利用产油微生物进行生物原料油制备方面，具有重要的应用价值。为解决上述问题，采用的技术方案如下。一种提高微生物的生物量及油脂产量的方法，包括如下步骤：1)活化培养：分别将小球藻和两种产油酵母细胞接种于培养基中活化培养至对数生长期并作为种子液；2)分别将小球藻和产油酵母按不同比例接种到装有Basal培养基(酵母膏作为N源替换NaNO3)的摇瓶中，置于光照培养箱中，28℃、150r/m、光强为100μmolm-2s-1培养7天。其中，Basal培养基成分为：1.25g/L硝酸钠，1.25g/L磷酸二氢甲，1g/L七水合硫酸镁，0.5g/LEDTA，0.111g/L氯化钙，0.0498g/L七水合硫酸铁，0.004g/L六水硝酸钴，0.0119g/L二水钼酸钠，0.057g/L硼酸，0.04g/L七水硫酸锌，7.1mg/L一水氯化锰，7.85mg/L五水硫酸铜。3)按小球藻细胞比酵母数3：1接种至含有1.6g/l酵母膏和含量不同葡萄糖的250mlBG11培养基中(无其他氮源和碳源)，培养基中含有不同的C/N比。初始藻细胞数为5×105cellsml-1。将接种后的摇瓶置于光照培养箱中，28℃、150r/m、光强为100μmolm-2s-1培养12天。所述BG11培养基为：0.0524g/L三水合磷酸氢二甲，0.075g/L七水合硫酸镁，0.036g/L二水合氯化钙，0.006g/L柠檬酸，0.006g/L柠檬酸铁铵，0.001g/LEDTA二钠，2.86mg/L硼酸，1.86mg/L一水氯化锰，0.22mg/L七水硫酸锌，0.39g/L二水钼酸钠，0.08mg/L五水硫酸铜，0.05g/L六水硝酸钴。4)将步骤2)、步骤3)培养结束后的微生物细胞离心、洗涤和冷冻干燥后，即得到粉末，用于测定评价生物质干重、总脂含量和脂肪酸含量。优选的,步骤2)中，当蛋白核小球藻对粘红酵母接种比为3:1时，得到最大生物量干重浓度(17.33g/L)和总脂产量(3.12g/l)，此时油脂产率达到0.45g/l/d，是单独培养酵母细胞的4倍、单独培养微藻细胞的3倍以上。当蛋白核小球藻与热带假丝酵母酵母的接种比例为2：1时，可得到最大生物量干重(11.94g/l)和总脂肪产量(2.54g/l)，此时的油脂产率最高，达到0.36g/l/d，是单独培养的酵母和藻细胞的两倍。优选的，步骤3)中，随着碳氮比的增加，微生物干粉中的总脂含量随之增加；当培养基中C/N为64时，混合培养微生物干粉总脂肪含量可达到40.55％，产率为206.67mg/l/d。混合培养的微生物干粉的脂肪酸成分符合生物燃料炼制的要求,总脂肪酸产率达到175.64mg/l/d，显著大于单独培养的微藻细胞，是单独培养的酵母细胞的两倍以上。借由上述技术方案，本专利技术具有如下优点和有益效果：1、本专利技术基于对蛋白核小球藻和产油酵母的混合培养研究，筛选出了最适混合培养的接种比例。生物量和油脂产量最佳，蛋白核小球藻对粘红酵母接种比为3:1，蛋白核小球藻微藻与热带假丝酵母酵母的接种比例为2：1时。2、本专利技术筛选出了最适混合培养的C/N。当C/N为64时，蛋白核小球藻和粘红酵母的混合培养微生物干粉总脂肪含量可达到40.55％，产率为206.67mg/l/d。该混合培养的微生物干粉的总脂肪酸产率达到175.64mg/l/d，显著大于单独培养的微藻酵母，是单独培养的粘红酵母细胞的两倍以上。3、与传统的单独培养方式相比，混合培养充分结合了两种产油微生物的互利共生的特点，缓解了培养过程中产生的不利因素，尤其在pH值和溶氧调节方面，能使混合培养体系在一定时间内维持一个相对稳定的环境。4、本专利技术涉及的方法相对简便，有效降低能耗和生产成本，在利用产油微生物进行生物原料油制备方面，具有重要的应用价值。附图说明图1是单独培养和混合培养下蛋白核小球藻和粘红酵母的生物量浓度、总脂含量及产率。混1-3表示不同接种比例的混合培养(微藻对酵母)。图2A-2C分别是单独培养和混合培养下蛋白核小球藻和粘红酵母显微照片。(A:混合培养；B蛋白核小球藻单独培养；C:酵母单独培养)。图3是单独培养和混合培养下培养基中溶解氧浓度的变化。图4是单独培养和混合培养下培养基中pH值的变化。图5A-5I分别是单独培养和混合培养下蛋白核小球藻和粘红酵母尼罗红染色的荧光图片。(A,D,G:混合培养；B,E,H:微藻单独培养；C,F,I:酵母单独培养。红色荧光表示细胞内中性脂油滴)。图6培养过程中微藻细胞和酵母细胞中性脂荧光变化及微藻细胞叶绿素荧光变化。图7是单独培养和混合培养下蛋白核小球藻和热带假丝酵母的生物量浓度、总脂含量及产率。混1-3表示不同接种比例的混合培养(微藻对酵母)。具体实施方式以下通过具体较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。实施例1一种提高微生物的生物量及油脂产量的方法，包括如下步骤：1)活化培养：分别将小球藻和粘红酵母细胞接种于培养基中活化培养至对数生长期并作为种子液；2)分别将小球藻和酵母按不同比例(1：1-3：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高微生物的生物量及油脂产量的方法，其特征在于其包括以下步骤：1)活化培养：分别将蛋白核小球藻和产油酵母细胞接种于培养基中活化培养至对数生长期并作为种子液；2)分别将蛋白核小球藻和两种产油酵母按不同比例接种到装有培养基的摇瓶中，置于光照摇床中培养；3)按蛋白核小球藻细胞比酵母数3：1接种至含有1.6g/l酵母膏和不同葡萄糖浓度的250ml BG11培养基中(不含其他碳氮源)，将接种后的摇瓶置于光照摇床中培养；4)分别将步骤2)、步骤3)培养结束后的微生物细胞离心、洗涤和冷冻干燥后，即得到粉末，用于测定评价生物质干重浓度、总脂含量和脂肪酸含量及其产率。

【技术特征摘要】
1.一种提高微生物的生物量及油脂产量的方法，其特征在于其包括以下步骤：1)活化培养：分别将蛋白核小球藻和产油酵母细胞接种于培养基中活化培养至对数生长期并作为种子液；2)分别将蛋白核小球藻和两种产油酵母按不同比例接种到装有培养基的摇瓶中，置于光照摇床中培养；3)按蛋白核小球藻细胞比酵母数3：1接种至含有1.6g/l酵母膏和不同葡萄糖浓度的250mlBG11培养基中(不含其他碳氮源)，将接种后的摇瓶置于光照摇床中培养；4)分别将步骤2)、步骤3)培养结束后的微生物细胞离心、洗涤和冷冻干燥后，即得到粉末，用于测定评价生物质干重浓度、总脂含量和脂肪酸含量及其产率。2.根据权利要求1所述的提高微生物的生物量及油脂产量的方法，其特征在于：步骤2)中，光照摇床中，28℃，150r/m，光强为100μmolm-2s-1培养7天。3.根据权利要求1所述的提高微生物的生物量及油脂产量的方法，其特征在于：步骤3)中，光照摇床中，28℃，150r/m，光强为100μmolm-2s-1培养12天；4.根据权利要求1所述的提高微生物的生物量及油脂产量的方法，其特征在于：所述培养基为Basal培养基(葡萄糖做碳源，酵母膏作为N源替换NaNO3)，各组分包括:1.25g/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏东，刘鹭，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44