利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺制造技术

本发明专利技术属于生物新能源技术领域，公开了利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其包括如下步骤：利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其包括如下步骤：步骤1）混合培养单针藻，步骤2）提取油脂，步骤3）制备生物柴油。本发明专利技术工艺制备的生物柴油符合相关标准，并且产率高，成本较低。

Preparation of biodiesel from dinoflagellate cells

【技术实现步骤摘要】
利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺
本专利技术属于藻类
，具体涉及利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺。本案是申请号为2018105111475、申请日为2018年5月25日的专利技术专利的分案申请。
技术介绍
由于大气中二氧化碳的量不断增加，温室效应也在加剧，而化石能源的燃烧加快了这一过程，因此寻找新的可持续的再生能源，可有效减少向大气中排放二氧化碳。生物柴油是一种长链脂肪酸酯类物质，是通过短链醇类物质(甲醇或者乙醇)与某些脂油类物质反应得到的产物。生物柴油最常用的生产方法是酯交换法，即在植物油脂中加入一定量的甲醇，加热至一定温度。在催化剂(酸或碱)作用下反应生成脂肪酸甲酯，并分离出副产品甘油的过程。作为可替代石化柴油的清洁生物燃料，生物柴油的使用性能与现用石化柴油基本相当，且具有更好的性能，包括：生物降解性高，环保性能好，具备较好的低温发动机启动功能和润滑功能，闪电高，安全性能好，具备可再生性能，应该，生物柴油具有广阔的发展前景。油脂的来源是目前研究的重点，主要来源包括：植物来源，动物来源以及藻类来源。植物来源是利用油菜籽、大豆、花生以及各种油料作物所提取的油脂为原料；动物来源是利用猪油、牛油以及羊油等动物脂肪或餐饮废弃油脂；藻类来源，微藻在生长过程可合成大量油脂，微藻油脂属于单细胞油脂，其主要组分是甘油和脂肪酸，是由微藻在一定的条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在藻体内合成的，主要作为生物膜组分、代谢物和能量来源。由于植物来源，动物来源，原料生命周期长，资源总量不足，经济效益低，以及其对农产品价格、耕地资源、粮食安全的影响，制约了生物柴油的发展。相对于传统的植物来源以及动物来源生物柴油原料，微藻具有分布广泛、生长周期短、生物量大、环境适应能力强、油脂含量高、不与粮争地、不与人争粮等巨大优势，受到科研人员的大力追捧，被认为是解决目前生物柴油原料不足的重要途径之一。目前，藻类来源的油脂是研究的热点。作为新一代生物柴油原料，微藻拥有很多优势。藻类种类繁多，广泛分布于淡水和海水中。全球已经鉴定的微藻有几万种，而且其数量还在不断增加。相对于传统的油料作物，微藻具有生物量大、生长周期短。微藻的生长速率远远高于陆生作物，一般微藻在24h内其生物量就可以加倍，在指数生长期的生物量倍增时间一般为3-5h。微藻油的成分与植物油相似，是植物油的替代品，可直接运用现有技术生产生物柴油。正常培养条件下，一般微藻的含油量都可达20％～50％，微藻能用海水培养，能耐受沙漠、干旱地、半干旱地等极端环境，不占用耕地，因此不会对粮食作物的生产构成威胁。微藻能吸收并利用工农业生产中排放出的大量C02和氮化物或从废水中取得氮、磷等，有利于改善环境。微藻的生物化学成分可以通过环境条件的改变加以调节，从而提高含油量。浙江地区藻类品种丰富，具备进行藻类生产生物柴油研究的天然有利条件。目前利用藻类生产柴油产业化最大的问题是，如何降低培养成本以及提高产油率。由于不同种类微藻的油脂含量及生长能力存在差异，在进行微藻培养之前需要对微藻种类进行筛选。选择的微藻菌株必须具有高生产力和高的油脂含量，有较强的抗污能力，并且能够适应环境的变化，可以大规模培养。目前，最常见的可以规模化培养的藻类有小球藻、杜氏藻、金藻等，因其本身较高的油脂含量和生长率常被用于微藻生物柴油的生产。但是也有许多研究者通过改变微藻的生长环境来提高微藻的油脂含量和生长率，例如CN105132404以及CN105132351通过超声波和高温胁迫来刺激藻类细胞产生油脂，在一定程度上提高了油脂含量，具有一定的指导意义；“于海峰等，有机碳源对发状念珠藻单体细胞生长和光合作用的影响.高校化学工程学报2008年”研究了有机碳源对发状念珠藻细胞生长及光合作用的影响，发现葡萄糖能够极大促进发状念珠藻细胞生长及光合作用。单针藻属于淡水藻，可以自养和异养繁殖，油脂含量一般可达到40％，是较为理想的油脂来源。CN104611228A公开了通过对单针藻进行二氧化碳驯化来提高油脂产量的方法，油脂产量可达到40%左右。木薯渣是木薯提取淀粉后的副产物，主要指标包括粗纤维、粗灰分、水分，营养成本较低，一般用作饲料或废弃。在杭州地区有大量的淀粉厂，用木薯来加工生产淀粉时会产生很多的木薯渣，如何对木薯渣进行有效利用也是需要解决的技术问题。申请人之前的专利技术“提高单针藻细胞油脂产率的方法”采用产黄纤维单胞菌对木薯渣进行分解处理，然后接种黑曲霉，大大提高了单针藻的油脂产量。在此基础上，申请人继续进行研究，将油脂制备成生物柴油。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术藻类制备生物柴油效率低以及成本高等缺陷，提供了利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其包括如下步骤：步骤1）混合培养单针藻，步骤2）提取油脂，步骤3）制备生物柴油。具体地，所述工艺包括如下步骤：步骤1）混合培养单针藻：将处于对数生长期的单针藻液和产黄纤维单胞菌种子液接种到含有培养基的反应池中，温度为28℃，光照强度5000lux，光暗周期为24h，光暗比为14:10，转速为100rpm，发酵时间为4天，然后接入黑曲霉种子液，继续培养3-4天，培养结束后，经过离心、洗涤和冷冻干燥后，即得到粉末；步骤2）提取油脂，包括如下步骤：将粉末添加到氯仿甲醇混合溶液中，添加量为1g粉末：2ml氯仿甲醇混合溶液，微波提取，然后超声提取，再进行离心，收集氯仿相，置于氮气中吹干，并且真空干燥，得到油脂；步骤3）制备生物柴油：油脂、脂肪酶以及甲醇按照5ml：1g：6ml的体积比添加到反应器中，催化反应12小时，然后添加占油脂两倍体积的甲醇，继续催化反应20h，终止反应，催化反应在控温为45℃的摇床中进行，摇床转速为100rpm；将反应体系的混合物离心10分钟，12000rpm，将上层液相部分移出，静置分层；取出静置分层后的下层液相，即为生物柴油粗品，再次离心10分钟，12000rpm，取出上层液相，加入2倍体积50℃的超纯水，充分搅动均匀，再次离心10分钟，12000rpm，静置分层后得到的上层有机相，分离、取出上层有机相，即得生物柴油。优选地，所述培养基的组成如下：木薯渣50-70g/L，硝酸钠2-3g/L，磷酸二氢钾0.1-0.2g/L，碳酸钠0.1-0.2g/L，七水硫酸镁50-70mg/L，氯化钙30-50mg/L。优选地，所述微波提取的参数为：微波功率为100W，提取时间为30-60min，提取温度为55-60℃。优选地，所述超声提取的参数为：超声功率为200W，提取时间为30-60min，提取温度为55-60℃。优选地，所述产黄纤维单胞菌种子液的制备方法包括如下步骤：将产黄纤维单胞菌划线接种在斜面培养基上培养，得到单菌落；挑取单菌落接种到一级种子培养基进行培养，然后进行二级种子培养基培养，获得产黄纤维单胞菌种子液；所述斜面培养基组分为：酵母膏50g/L，葡萄糖30g/L，琼脂20g/L；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其采用产黄纤维单胞菌和/或黑曲霉与单针藻混合发酵的方式。/n

【技术特征摘要】
1.利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其采用产黄纤维单胞菌和/或黑曲霉与单针藻混合发酵的方式。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，首先共培养黄纤维单胞菌和单针藻，培养一段时间后再接入黑曲霉。


3.利用单针藻细胞制备生物柴油的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
将产黄纤维单胞菌划线接种在斜面培养基上培养，得到单菌落；挑取单菌落接种到一级种子培养基进行培养，然后进行二级种子培养基培养，获得产黄纤维单胞菌种子液；所述斜面培养基组分为：酵母膏50g/L，葡萄糖30g/L，琼脂20g/L；所述一级种子培养基和二级种子培养基的组分均为：玉米粉30g/L，葡萄糖20g/L，硝酸铵1g/L，七水硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾0.3g/L，磷酸氢二钾0.3g/L，七水硫酸亚铁0.1g/L；
挑取单针藻，接种到含有生长培养基的容器中，光照强度5000lux，光暗周期为24h，光暗比为14:10，28℃培养，待生长至对数生长期，得到单针藻液；所述生长培养基的组分为：BG-11培养基+10g/L葡萄糖；
将黑曲霉划线接种在斜面培养基上培养，得到单菌落；挑取单菌落接种到一级种子培养基进行培养，然后进行二级种子培养基培养，获得黑曲霉种子液；所述斜面培养基组分为：马铃薯150g/L，蔗糖20g/L，琼脂15g/L；所述一级种子培养基和二级种子培养基的组分均为：玉米粉50g/L，蔗糖10g/L，硫酸铵5g/L，磷酸二氢钾1g/L，磷酸氢二钾1g/L；
将处于对数生长期的单针藻液和产黄纤维单胞菌种子液接种到含...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋庆恒，潘宏涛，陈生红，洪元明，李航，
申请(专利权)人：宋庆恒，
类型：发明
国别省市：浙江;33