一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法技术

本发明专利技术涉及一种CO2和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，以解决在利用乙酸作为调控手段的培养过程中存在的成本高、生物量产率相对较低、易染杂菌且固定二氧化碳效率低的问题；以及在以CO2作为唯一碳源的自养培养过程中存在的CO2补充效果较差、pH不易控制、藻细胞形态不够饱满等问题。本发明专利技术方法通过结合利用CO2和乙酸来混合调控促进小球藻的固碳生长，从而能够显著提高小球藻生物质产量和藻细胞的饱满度、提高小球藻固碳效率，降低生产成本并减少染菌污染几率。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法
本专利技术涉及生物能源和微藻固碳
，具体涉及一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法。
技术介绍
随着世界经济的快速发展，传统化石基能源的大量使用，引发了大量的环境问题，并产生了大量的温室气体，导致全球气候变化加剧，气温升高，生态环境恶化，如海平面上升，洪水泛滥，极端天气频繁出现，生态系统改变等。同时，春冬季节中国多地频繁出现严重雾霾天气，空气污染严重，也引起了政府和民众的广泛关注。因此，开发清洁的可再生能源和减少碳排放技术已成为当前研究的热点。目前，CO2对温室效应贡献最大，占整个大气温室效应气体排放的68％以上。因此，CO2的减排和控制已成为当前世界各国政府、企业界、学术界关注的焦点之一。近年来，人们开发了物理、化学和生物等多种固碳方法。其中，物理和化学方法属人工固碳，处理成本高且封存容量有限。利用微藻光合作用的生物固碳法被认为是一种有效的生物固碳方法。微藻具有油脂含量高、光合效率高及生长周期短等优势，且微藻对环境条件要求不高，适应能力强，许多微藻能够耐受高浓度的CO2。利用微藻固碳培养技术不仅可以有效固定CO2，还可以将微藻减排CO2与微藻生产生物燃料有机联合起来。据估计，每吨微藻生物质约可固定1.82吨CO2，因此，提高微藻生物质产量就意味着提高CO2固定量，所以微藻的固碳培养方式显得尤为重要。这其中，小球藻是最常见和应用最广泛的微藻种类之一。小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径3～8微米。小球藻大约出现在20多亿年前，是地球上最早的生命之一，是一种高效的光合生物，主要以光合自养生长繁殖，分布极广。天然条件下小球藻个体较小，人工培养大量繁殖。细胞内的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量都很高，又有多种维生素，可食用和作为饵料，并在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。生产上小球藻常用的培养方式主要是利用乙酸作为生长调节剂进行调控培养，乙酸可以同时作为pH调节剂和碳源，该培养方式得到的藻细胞形态较饱满，易于分离采集，但该生产方式生物质产率相对较低、生产成本高、易染杂菌(乙酸属于有机碳源，容易被微生物利用)且固定二氧化碳效率低。而单纯利用CO2对微藻调控进行固碳培养，该方式CO2补充效果较差、pH不容易稳定控制且得到的藻细胞形态不够饱满，增加微藻收集的难度。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出了一种CO2和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，以解决在利用乙酸作为调控手段的培养过程中存在的成本高、生物量产率相对较低、易染杂菌且固定二氧化碳效率低的问题；以及在以CO2作为唯一碳源的自养培养过程中存在的CO2补充效果较差、pH不容易控制、藻细胞形态不够饱满等问题。本专利技术方法通过结合利用CO2和乙酸来混合调控促进小球藻的生长，能够显著提高小球藻生物质产量和固碳率，提高藻细胞的饱满度、降低生产成本并减少杂菌污染几率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种CO2和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，所述方法包括：在培养周期中，同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养。即，本专利技术方法以CO2和乙酸结合作为调控方式和培养手段，用于同时调节小球藻生长环境pH并补充碳源。进一步的，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括：在培养周期中，白天通入CO2培养，晚上流加乙酸培养。即在小球藻的生长培养中，白天通入CO2，并利用Na2CO3/CO2缓冲体系调控pH，进行光合自养培养；晚上流加乙酸调控pH，并以乙酸作为碳源进行异养培养。其中所述白天是指小球藻可以利用太阳光能作为能源进行光合作用的时间段，即自然的太阳光能够提供给小球藻足够能量进行光合作用的时间段；所述晚上是指小球藻无法利用太阳光能作为能源进行光合作用的时间段，即自然的太阳光不能够提供给小球藻足够能量进行光合作用的时间段。作为选择，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括：在培养周期中，前2/3周期通入CO2培养，后1/3周期加乙酸培养。其中在本专利技术中，小球藻的培养周期为4-12天(根据不同的接种量差异较大)，优选8-11天，更优选10天。其中，第一种培养方式，即在培养周期中，白天通入CO2培养，晚上流加乙酸培养更为优选。进一步的，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括以下步骤：(1)小球藻藻种液体培养：将藻液培养基调整pH至6.5-7.5，光照强度为13200Lux，培养温度为25±1℃，每10天传代一次；(2)小球藻固碳培养：在藻液培养基中白天通入CO2浓度为5％的空气和CO2混合气体，晚上流加乙酸维持藻液pH在6.5-7.5，优选6.5左右。此外，步骤(1)液体培养时，可以静置培养或放置在水平振荡摇床中以100～120rpm进行振荡培养。作为选择，上述步骤(1)采用小球藻藻种固体培养：向藻液培养基中加入1.5％重量比例的琼脂，调整pH至6.5-7.5，灭菌后倒平板，平板划线培养，光照强度为13200Lux，培养温度为25±1℃，每隔1个月传代一次。进一步的，所述藻液培养基采用BG-11培养基。所述BG-11培养基包括以下成分：NaNO31～2g/L，K2HPO4·3H2O0.03～0.05g/L，MgSO4·7H2O0.07～0.08g/L，CaCl2·7H2O0.035～0.038g/L，Na2-EDTA0.0005～0.0015g/L，Na2CO30.01～0.03g/L，柠檬酸0.005～0.007g/L，柠檬酸铁铵0.005～0.007g/L，H3BO32.5～3mg/L，MnCl2·4H2O1.5～2mg/L，ZnSO4·7H2O0.1～0.3mg/L，Na2MoO4·2H2O0.3～0.4mg/L，CuSO4·5H2O0.07～0.08mg/L，CoCl2·6H2O0.03～0.05mg/L。进一步的，所述BG-11培养基包括以下成分：NaNO31.5g/L，K2HPO4·3H2O0.04g/L，MgSO4·7H2O0.075g/L，CaCl2·7H2O0.036g/L，Na2-EDTA0.001g/L，Na2CO30.02g/L，柠檬酸0.006g/L，柠檬酸铁铵0.006g/L，H3BO32.86mg/L，MnCl2·4H2O1.86mg/L，ZnSO4·7H2O0.222mg/L，Na2MoO4·2H2O0.39mg/L，CuSO4·5H2O0.079mg/L，CoCl2·6H2O0.04mg/L。进一步的，所述藻液培养基或BG-11培养基在使用前经121℃高温灭菌20min。进一步的，在向藻液培养基或BG-11培养基中通入CO2时，通过纳米微孔曝气管曝气的方式通入CO2。进一步的，在向藻液培养基或BG-11培养基中补充乙酸时，通过流加乙酸的方式进行，流加速度以控制培养基pH在6.5～7.5为准。本专利技术方法具有如下优点：本专利技术通过特定步骤和参数条件，将通过CO2作为碳源的自养培养和通过乙酸作为碳源和pH调节剂的异养培养结合起来，同时克服了在利用乙酸作为调控手段的培养过程中存在的成本高、生物量产率相对较低、易染杂菌且固定二氧化碳效率低的问题；以及在以CO2作为唯一碳源的自养本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，其特征在于，所述方法包括：在培养周期中，同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，其特征在于，所述方法包括：在培养周期中，同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括：在培养周期中，白天通入CO2，并利用Na2CO3/CO2缓冲体系调控pH，进行光合自养培养；晚上流加乙酸调控pH，并以乙酸作为碳源进行异养培养。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括：在培养周期中，前2/3周期通入CO2培养，后1/3周期加乙酸培养。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述培养周期为4-12天。5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在利用CO2对小球藻进行调控培养时，通过纳米微孔曝气管曝气的方式向培养基中通入CO2。6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在利用乙酸对小球藻进行调控培养时，通过向培养基中流加乙酸的方式进行，流加速度以控制培养基pH在6.5～7.5为准。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同时利用CO2和乙酸对小球藻进行调控培养包括以下步骤：(1)小球藻藻种液体培养：将藻液培养基调整pH至6.5-7.5，光照强度为13200Lux，培养温度为25±1℃，每10天传代一次；(2)小球藻固碳培养：在藻液培...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛保胜，于倩，黄方，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37