由微藻类制造高含量淀粉的方法技术

本发明专利技术提供用于培养微藻类的培养基，其包括NaNO3、K2HPO4、MgCl2·6H2O、Na2CO3、CaCl2、乙二胺四乙酸、柠檬酸和Na2SiO3·9H2O或柠檬酸铁。本发明专利技术的培养基可以用于培养具有高淀粉含量的微藻类，因此可以低制造成本获得生物质材料，从而导致成本效益。因此，可以用得自于生物质的材料替代传统的基于石油的聚丙烯材料，其供应于汽车的内部和外部材料。因此，考虑到近来油价走高的趋势，可以减少对基于石油的产品的依赖，并且可以大大减少内部和外部材料的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于培养具有高淀粉含量的微藻类的培养基(medium)，以及用该培养基培养具有高淀粉含量的微藻类的方法。
技术介绍
20世纪发生了快速的工业化进程，其归因于化石燃料，特别是石油的消耗，而快速的工业化进程和人口增加反过来驱使了对于石油的增长性需求。然而，石油不是可再生的资源，在自然界的储备是有限的。而且，化石燃料燃烧引起的二氧化碳排放被责备为全球变暖的主要原因。正因如此，近来在对能量效率的改善和对于石油的替代品上投入了大量的 关注以减少二氧化碳的排放。化石燃料的替代品之一是植物来源的生物质聚合物，其通过化学或生物的方法从例如玉米、大豆、甘蔗和木材的可再生植物资源制备而来。这种形式的燃料对环境的影响较小，因为它在具有可生物降解性之外，还能减少二氧化碳的排放。在生物质聚合物中，聚乳酸是线性脂肪族聚酯，其通过将玉米或土豆的淀粉发酵或者将由植物纤维素糖基化和发酵得到的糖单体进行聚合而制备得到。同时它也是碳中性、环境友好的热塑性聚合物的资源。然而，保证廉价的生物质和糖类资源对于大规模的生物材料制备是很重要的。在各种生物质材料中，微藻类受到越来越多的关注，因为微藻类是一种有前景、可持续的来源，其能快速增长、具有高含量的脂质、且不与食物资源竞争。在作为化石燃料替代品的生物质材料中，藻类被视为具有前景、且即将到来的替代品，并且其不与食物资源竞争。具体地，微藻类是光合自养生物，其能够通过太阳能由水和二氧化碳生成有机化合物。一般而言，大体将藻类分为微藻类和大型藻类(macroalgae)。在微藻类的许多物种中，具有高脂质含量的微藻类得以积极的研究用于生产电能和生物燃料。作为一种生物质，微藻类被用于通过酯交换反应来制造生物柴油，通过发酵来制备乙醇或甲烷，通过气化来制造甲烷或氢，通过热解来制造气体/液体燃料，以及通过燃烧来制造热或电力。实际上，通过对生物质中含有的脂质进行酯交换而制造的生物柴油已经完全在全球范围内得以充分的商业化。然而，通过糖基化来回收碳水化合物(戊糖、己醣)需要能够培养具有高淀粉含量的微藻类的技术，而该技术相比较而言还处于初级阶段。除了例如氮和磷的必需元素之外，藻类的生长通常还需要硅、少量的无机材料、维他命等，而它们的生长范围由各元素的合适梯度决定。见Schindler 1974、Han, 2000、Lund,1950。实际上，绿藻类在高比例的氮/磷条件下活跃生长，而例如小球藻(Chlorella)的小的球形细胞在高比例的硝酸盐或氨条件下活跃生长。小球藻是一种小的单细胞的浮游植物，且为直径大约3-10微米的球形细胞。它也能在包括弱光和低温的较差生长条件下快速生长。现已有大约30种不同类型的用于培养小球藻的培养基。到目前为止，用于小球藻的最广为人知的培养基是具有高含量氮和磷的Allen’s培养基。开发该培养基仅仅是为了促进藻类的生长，但是还没有研究来开发可用来使微藻类的淀粉含量最大化的培养基。以上在背景部分公开的信息仅为了加强对本专利技术背景的理解，因而可能包含本国家该领域内的普通技术人员已知的但不形成现有技术的信息
技术实现思路
本专利技术提供了一种特定的用于培养微藻类以使微藻类中的淀粉含量最大化的培养基。在说明性实施方式中，本专利技术中用于培养微藻类的培养基包括NaN03、K2HP04、MgCl2 *61120、Na2C03、CaCl2、乙二胺四乙酸、柠檬酸和Na2SiO3 *9H20或柠檬酸铁。另外，本专利技术也提供了使用该培养基来培养微藻类的方法。本专利技术的其他方面和优选的实施方式在下文中进行讨论。附图说明以上的和本专利技术的其他特征将参考其中的某些示例性实施方式进行详细说明，这些示例性实施方式在附图中说明且仅以说明的方式在下文中给出，因而不限制本专利技术，其中图I为示出用实施例I的培养基培养的微藻类的照片。应该理解的是，附图不必要成比例，而是对说明本专利技术基本原理的各种优选特征的略微简化的呈现。在本文公开的本专利技术的特定设计特征，包括，例如，特定的尺寸、朝向、放置点和形状将部分地由特定意向的应用和使用环境所决定。具体实施例方式接下来将详细参考本专利技术的多个实施方式，其实施例在附图中说明并在下文中进行描述。虽然本专利技术将结合示例性实施方式进行说明，应该理解的是本专利技术无意于用那些示例性实施方式来限制本专利技术。相反，本专利技术意在不仅涵盖示例性实施方式，还有多种替代方式、修饰方式、等同方式和其他实施方式，而这些都可以包括在用所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内。本专利技术涉及用于培养微藻类的培养基，其包括大约80-90重量％的NaNO3、大约2. 0-3. 0 重量 ％ 的 K2HPO4、大约 4. 0-8. 0 重量 ％ 的 MgCl2 6H20、大约 I. 0-2. 0 重量 ％ 的Na2CO3、大约I. 0-2. 0重量％的CaCl2、大约I. 0-4. 0重量％的乙二胺四乙酸、大约0. 3-0. 5重量％的朽1檬酸和大约0. 3-0. 6重量％的Na2SiO3 9H20或朽1檬酸铁。微藻类优选为微藻类小球藻,其为最广泛研究的聚集型(colony-type)藻类,且具有广泛的工业应用范围。细胞进行无性生殖并分裂成4、8或16个细胞，并在海水或淡水中生长。有若干物种是本领域技术人员所熟知的。尽管存在种间差异，小球藻的生长和增殖大体上依赖于在光合生长和增殖期间提供的温度和光照强度。因此，光周期和温度在很大程度上影响小球藻的产量。有机氮或碳来源的浓度也和温度及PH控制一起是重要的因素。基于不同的条件，小球藻的化学组成有很大的变动。基于培养条件，组成中蛋白质的变化范围在大约50-60 %，糖大约在15-25 %，脂质大约在2-65 %。特别地，脂质的含量是高度可变的。在本专利技术中，控制培养基中的特定成分，以调节个体数量的增加。具体地，为了防止个体数目的增加，调节培养基中的硫含量。当前的结果显示，硫含量的减少是非常有效的。随着硫含量的减少，细胞分裂显著地减少，因此在每个细胞内的碳氢化合物不会被用作能量来源，从而导致了淀粉含量的增加。用于培养微藻类的培养基具有以下组成。NaNO3(硝酸钠)是氮的来源。和磷一起，NaNO3需要作为必需营养素供给非固氮藻类，因此是培养基组成的必需元素。其优选含量是大约80-90重量％。即使当氮含量少于大约80重量％时，生长也不会受影响。然而，该氮含量对于富集培养是必需的。另一方面，氮过量会导致藻类过度生长，从而导致变形或坏死。K2HPO4(磷酸氢二钾)被用作磷的来源，是合成胞质蛋白和核苷酸所必需的，因此和氮一起是构成培养基组成的必需元素。其优选含量为大约2. 0-3. 0重量％，而且应该低于过营养化参数(25，相对于氮)。然而，如果磷含量过高，生长会受到抑制，特别地，在混合培养中，不希望有的藻类的生长速率会超过所需藻类的生长速率。 在此使用MgCl2 6H20代替通常使用的MgSO4 7H20。其取代MgSO4 7H20作为镁的来源，也会抑制细胞的分裂，而因为不含硫酸根，其不影响胞质蛋白、氨基酸和叶绿素的合成。也就是说，MgCl2 *6H20提供镁，但不提供硫酸根，因此各个细胞内的碳氢化合物不作为能量来源，从而造成淀粉含量的增加。特别地，其优选含量是大约4. 0-8. 0重量％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于培养微藻类的培养基，其包括NaNO3、K2HPO4、MgCl2·6H2O、Na2CO3、CaCl2、乙二胺四乙酸、柠檬酸和Na2SiO3·9H2O或柠檬酸铁。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪采焕，韩道锡，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：