一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法。本发明专利技术将生丝经过脱胶、溶解、透析、离心处理，制备成浓度为1～9％w/v的丝素蛋白溶液；将微藻细胞浓度为10

【技术实现步骤摘要】
一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法


[0001]本专利技术涉及一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法，属于微藻固定化


技术介绍

[0002]微藻在整个地球生态系统中都扮演着重要的角色，作为生态圈内最大的太阳同化者，地球40％的光合作用均来自于微藻。这也促使对微藻的研究成为了近年来的热点。近些年来，微藻在各个行业的应用也变得越来越普遍，主要运用于食品产业、水产养殖业、生物制药、生态保护、新能源等行业。然而由于微藻的高效采收制约着微藻的利用率，这也是悬浮液微藻大规模利用的瓶颈，而微藻固定化技术将微藻固定在有限的空间内，不仅可以提高微藻的利用效率，同时可以解决微藻采收费时费力的难题。
[0003]与传统游离微藻应用相比较，固定化微藻具有以下几个明显优点：(1)微藻经过固定化后，相当于在微藻外层形成保护层可以阻止有毒物质对内部微藻的损害；(2)固定化后的细胞在营养物质、代谢产物输送方面都有较为明显的不同，例如，其营养物质和代谢产物都可以凝胶独特的孔隙结构与外界进行交换；(3)固定化后的微藻细胞所处的环境与游离微藻细胞不同，而伴随着环境的改变，细胞的生物代谢、理化性质发生改变，进而改变微藻的活性，使固定化后的微藻细胞在污染物抵制能力、固碳效率、产氧效率、氢气产率等方面都有较为明显的提升；(4)与游离微藻相比较，固定化后微藻的细胞密度有很大提升，不仅可以提高微藻细胞的利用率，而且可以大大地减少在人力、物资方面的投入。
[0004]目前固定化微藻的方式主要三种，1)吸附法：指将微藻以吸附的方式固定在载体表面的方法，主要依靠微生物体和载体间的相互作用(氨键、范德华力、共价键、离子键等)，固定过程对细胞活性的影响小，但是存在细胞保存量低、吸附力较弱，细胞易脱落等问题。所用的载体多是无机性的，常用纤维素、多孔玻璃、多孔瓷器等。2)交联法：交联法又称无载固定化法，主要是利用功能基团直接与微藻细胞作用，使微藻连接成网状的结构，从而达到同定化的作用。一般的交联剂主要有戊二醛、异氰酸酯、氨基硅烷等，交联法所使用的交联剂大多比较昂贵，因此其在实际应用中受到一定的限制。3)包埋法：目前，包埋法是最常用的，最广泛使用的微藻固定方法，其原理是将微藻细胞包埋在水溶性聚合物或微生物的细胞膜，或使微生物细胞扩散进入内部的多孔性载体中，可以让基质渗入和代谢产物扩散出来，又可防止细胞的泄漏。
[0005]微藻固定化的载体材料主要分为：无机非金属和高分子材料，其中高分子材料又分为天然高分子材料和合成高分子材料。无机非金属材料主要包括:二氧化硅、无机玻璃、多孔瓷器等，采用非金属材料作为固定化微藻的载体操作简便，但是会出现微藻吸附力较弱的问题，因此需要对材料表面修饰进行以增强对微藻的吸附力，同时其微藻的保留容量有限，无法大幅度提高微藻的吸附密度。合成高分子材料：聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯等，合成高分子材料固定微藻细胞材料具有优异的稳定性和包埋效率，但是其在合成过程中反应剧烈且对微藻有一定的毒性，影响微藻的增殖和活性。天然高分子材料：海藻酸钠、琼脂、卡拉胶、蚕丝等。天然高分子材料作为固定微藻的材料具有无毒、不影响细胞活性和高微藻保
留量等特点，但同时这些材料固定化微藻的操作步骤复杂且受外界条件影响较大。
[0006]由于固定化微藻技术的独特的优点，近年来固定化微藻技术在各个领域应用发展都得到了广泛关注，但是仍然还是存在许多需要解决的问题，其中最为突出的就是固定化载体材料的选择受限。目前固定化微藻载体材料使用最多的是海藻酸钠和琼脂，但是海藻酸钠凝胶在含有高盐溶液的培养液中时，会出现凝胶破碎和溶解，长期培养还会出现细胞渗漏的现象。对于琼脂固定微藻则需要较高的温度，一般在35℃左右，这对于绝大部分微藻细胞都是不能忍受的，并且琼脂固定化微藻后，微藻出现明显的生长滞后，会影响微藻的利用效率。所以，未来固定化微藻技术的发展趋势应该是开发一种无毒、透光性好、传质性和固定效率高、固定化后不影响微藻细胞活力、延长微藻寿命以及包埋系统稳定的理想载体材料。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法，构建一种稳定、无毒、透光性好、传质性和固定效率高、固定化后不影响微藻细胞活力和延长寿命的固定化微藻系统。
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法，包括如下步骤：
[0009]S1、制备丝素蛋白溶液：将生丝经过脱胶、溶解、透析、离心处理，制备成浓度为1～9％w/v的丝素蛋白溶液；
[0010]S2、制备微藻培养液：将微藻细胞接种至微藻培养基中，培养至微藻浓度为10
4～6
个细胞/mL，获得微藻培养液；
[0011]S3、将S1步骤制备的丝素蛋白溶液采用物理诱导处理，在未成胶之前，与S2步骤制备的微藻培养液以0.5～2:1体积比进行混匀，在5-30min形成凝胶。
[0012]进一步地，所述的物理诱导的方式为超声、涡旋、震荡、调节PH中的一种或多种形成的组合方式。
[0013]进一步地，所述的物理诱导的方式为超声时，超声的时间为30-50s，超声功率为15～30watts。
[0014]进一步地，微藻细胞培养是在26-30℃，光照6000-8000Lux条件下进行培养。
[0015]进一步地，所述的脱胶是将生丝置于碳酸钠溶液中，搅拌煮沸30-50min，用水揉搓2-4遍，干燥得到干燥丝。
[0016]进一步地，所述的溶解是将经过脱胶处理后的生丝溶解在9-10M的溴化锂溶液中。
[0017]进一步地，所述的微藻为小球藻、硅藻、衣藻、栅藻、扁藻中的一种。
[0018]进一步地，所述的微藻培养基为BG-11培养基、TAP培养基、F/2培养基中的一种。
[0019]本专利技术的第二个目的是提供所述的方法制备得到的固定化微藻。
[0020]本专利技术的第三个目的是提供所述的固定化微藻在食品产业、水产养殖业、生物制药、生态保护、新能源中的应用。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术方法制备的丝素蛋白固定化微藻系统，具有稳定、无毒、透光性好、传质性和固定效率高的优点；固定化后不影响细胞活力并且可以延长微藻的寿命。本专利技术在不添
加任何额外化学试剂的情况下形成适宜于微藻包埋的丝素蛋白凝胶材料，主要通过涡旋、震荡、超声、调节PH等物理方法形成丝素水凝胶材料，所以最大限度维持了微藻的原有活性，并且不会对内部微藻细胞增殖造成影响，微藻日增殖速率高。
附图说明
[0023]图1悬浮液微藻的生长曲线；
[0024]图2丝素蛋白材料和海藻酸钠材料固定微藻的样品图；
[0025]图3丝素蛋白材料与常用海藻酸钠材料的稳定性比较；
[0026]图4丝素蛋白材料固定微藻后，微藻增殖活性。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于丝素蛋白的微藻固定化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备丝素蛋白溶液：将生丝经过脱胶、溶解、透析、离心处理，制备成浓度为1～9％w/v的丝素蛋白溶液；S2、制备微藻培养液：将微藻细胞接种至微藻培养基中，培养至微藻浓度为10
4～6
个细胞/mL，获得微藻培养液；S3、将S1步骤制备的丝素蛋白溶液采用物理诱导处理，在未成胶之前，与S2步骤制备的微藻培养液以0.5～2:1体积比进行混匀，在5-30min形成凝胶。2.根据权利要求1所述的微藻固定化方法，其特征在于，所述的物理诱导的方式为超声、涡旋、震荡、调节PH中的一种或多种形成的组合方式。3.根据权利要求2所述的微藻固定化方法，其特征在于，所述的物理诱导的方式为超声时，超声的时间为30～50s，超声功率为15～30watts。4.根据权利要求1所述的微藻固...

【专利技术属性】
技术研发人员：符宇航，王晓沁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：