《基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510792309.3 (22)申请日 2015.11.17 C12N 1/12(2006.01) C12R 1/89(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区 100084-82 信箱 (72)发明人 胡洪营 许雪乔 庄林岚 巫寅虎 童心 (74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 11246 代理人 黄家俊 (54) 发明名称 基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生 长培养方法 (57) 摘要 本发明公开了属于微藻的生产收获技术领域 的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着 生。
2、长培养方法。所述培养方法将藻液接种于固相 载体上， 并将固相载体置于透明的支撑系统上， 而 后利用固相载体的毛细性能自动吸取 BG11 液体 培养基并存储在固相载体中， 对固相载体上的微 藻供水供营养， 实现微藻的生长 ； 所述微藻为栅 藻、 球藻或羊角月牙藻。 利用本发明进行微藻的培 养， 可以简化培养和收获工艺， 节省能源， 可应用 于能源微藻， 食用菌， 微藻生物制品等产品的工业 生产中。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 105420113 A 2016.03.23 CN 105420113 。
3、A 1/1 页 2 1.一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法， 其特征在于， 所述培 养方法将藻液接种于固相载体上， 并将固相载体置于支撑系统上， 而后利用固相载体的毛 细性能自动吸取 BG11 液体培养基并存储在固相载体中， 对固相载体上的微藻供水供营养， 实现微藻的生长 ； 所述的微藻为栅藻、 球藻或羊角月牙藻 ； 所 述 BG11 液 体 培 养 基 的 组 成 成 分 为 ： 1500mgL-1NaNO3， 40mgL-1K2HPO43H2O， 75mgL-1MgSO47H2O， 36mgL-1CaCl22H2O， 6mgL-1柠檬酸， 20mgL -1Na 2CO3，。
4、 1mgL-1Na2EDTA， 2.86mgL-1H3BO3， 1.81mgL-1MnCl24H2O， 0.22mgL-1ZnSO47H2O， 0.079mgL-1CuSO45H2O， 0.39mgL-1Na2MoO42H2O， 0.049mgL-1Co(NO3)26H2O。 2.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述微藻的接种量为 0.2-0.3 克 / 平方米。 3.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述微藻的生长条件为 ： 光照强度为 1000-1500lux， 光。
5、暗比为 14h:10h， 湿 度为 25-35， 温度为 23-27。 4.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述 BG11 液体培养基的运输动力为固相载体的毛细动力。 5.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述固相载体的形状为毯状或束状。 6.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述固相载体的材质为纤维或棉花。 7.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 。
6、所述固相载体的放置方式为水平平放、 垂直竖放或平行斜放， 且固相载体 上接种微藻的最低位置均要高于 BG11 液体培养基的最高液面。 8.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述固相载体的支撑系统为透明支撑系统。 9.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于， 所述微藻的生长方式包括两种， 分别为直接附着在固相载体上以藻膜形式 生长的方式和分布于固相载体孔隙的储存水分中分散生长的方式。 10.根据权利要求 1 所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方 法， 其特征在于。
7、， 所述的固相载体能够回收利用， 利用固相载体上未去除的微藻作为种子， 实现微藻的连续培养与收获。 11.权利要求 1-10 任一项所述的一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长 培养方法， 其特征在于， 所述的培养方法能够用于生产微藻或微藻的代谢产物。 权 利 要 求 书 CN 105420113 A 2 1/3 页 3 基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法 技术领域 0001 本发明属于微藻的生产收获技术领域， 具体涉及一种基于毛细动力供水供营养的 微藻固相附着生长培养方法。 背景技术 0002 某些微藻细胞内含高比例油脂， 通过脂转化作用可生产生物柴油， 作为可再生能 源。
8、代替煤和石油等传统不可再生能源， 缓解全球能源危机。 同时在大规模生产微藻过程中， 微藻吸收大气中的 CO2， 从而减少大气中温室气体含量。一些微藻细胞， 因其体内含有较高 的蛋白质和营养物质， 所以具有较高的食用价值， 如螺旋藻等。 另外， 一些微藻细胞， 例如雨 生红球藻在稳定期能合成虾青素， 具有药用价值。实现微藻的大规模工业化培养具有一定 的经济价值和生态价值。 0003 大部分微藻细胞体积小， 尺寸约为 3-10m。在微藻培养中， 微藻收集浓缩过程是 制约其大规模工业化应用的关键问题之一。 现有的微藻收获方法有过滤、 气浮、 离心和沉降 等， 然而这些方法均存在一定的问题。过滤容易造。
9、成滤网堵塞， 且收集效率较低， 增大压强 则会升高微藻收获成本和能耗， 同时增加对滤网的机械强度要求 ； 离心分离法可有效分离 微藻， 但该方法所需能耗很大， 成本高， 从而影响该方法的大规模产业化应用， 高速离心方 法还可能破坏细胞壁甚至导致细胞破碎 ； 气浮法是一种较有潜力的微藻富集法， 但该法需 有合理的气浮分离设备及分离工艺， 分离效果受设备结构及工艺条件等诸多因素影响 ； 沉 降是通过调节 pH 或向培养液添加无机或有机化合物， 使微藻发生絮凝沉降， 但混凝剂的引 入会影响微藻品质， 导致微藻后续应用加工受影响。 0004 除收获困难外， 微藻培养中对水资源的大量消耗， 也是制约其大。
10、规模工业化应用 的关键问题之一。根据现有生命周期评价， 在利用微藻生产生物柴油过程中， 平均每生产 1kg 的生物柴油需要消耗 3726kg 淡水， 虽然通过对工艺过程中水分的回收， 收获环节所需 水量可得到大部分节约， 但培养阶段的淡水需求在传统液相培养中则为刚性需求， 无法节 省。 发明内容 0005 为了解决现有技术中存在的问题， 本发明的目的在于提供一种基于毛细动力供水 供营养的微藻固相附着生长培养方法， 实现微藻的连续、 便捷、 经济和大规模的培养和收 获。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案如下 ： 0007 一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法， 。
11、所述培养方法将藻 液接种于固相载体上， 并将固相载体置于支撑系统上， 而后利用固相载体的毛细性能自动 吸取 BG11 液体培养基并存储在固相载体中， 对固相载体上的微藻供水供营养， 实现微藻的 生长 ； 0008 所述的微藻为栅藻、 球藻或羊角月牙藻 ； 说 明 书 CN 105420113 A 3 2/3 页 4 0009 所述BG11液体培养基的组成成分为 ： 1500mg.L-1NaNO3， 40mg.L-1K2HPO4.3H2O， 75mg. L-1MgSO4.7H2O， 36mg.L-1CaCl2.2H2O， 6mg.L-1柠檬酸， 20mg.L -1Na 2CO3， 1mg.L -。
12、1Na 2EDTA， 2.86mg. L-1H3BO3， 1.81mg.L-1MnCl2.4H2O， 0.22mg.L-1ZnSO4.7H2O， 0.079mg.L-1CuSO4.5H2O， 0.39mg. L-1Na2MoO4.2H2O， 0.049mg.L-1Co(NO3)2.6H2O。 0010 所述微藻的接种量为 0.2-0.3 克 / 平方米。 0011 所述微藻的生长条件为 ： 光照强度为 1000-1500lux， 光暗比为 14h:10h， 湿度为 25-35， 温度为 23-27。 0012 所述 BG11 液体培养基的运输动力为固相载体的毛细动力， 通过毛细动力供给的 BG。
13、11 液体培养基等于固相载体上 BG11 液体培养基的蒸发消耗量。 0013 所述固相载体的形状为毯状或束状。 0014 所述固相载体的材质为纤维或棉花， 具有高比表面积的疏松结构以及较强的毛细 现象和储水能力。 0015 所述固相载体的放置方式为水平平放、 垂直竖放或平行斜放， 且固相载体上接种 微藻细胞的最低位置均要高于 BG11 液体培养基的最高液面， 防止 BG11 液体培养基的倒流 或者微藻细胞溶于 BG11 液体培养基中。 0016 所述固相载体的支撑系统为透明支撑系统， 保证固相载体的双面受光， 解除光抑 制。 0017 所述微藻的生长方式包括两种， 分别为直接附着在固相载体上以。
14、藻膜形式生长的 方式和分布于固相载体孔隙的储存水分中分散生长的方式。 0018 所述的固相载体能够回收利用， 利用固相载体上未去除的微藻作为种子， 实现微 藻的连续培养与收获。 0019 所述的培养方法能够用于生产微藻或微藻的代谢产物。 0020 本发明的优点为 ： 0021 1)节省能源。 传统液相藻生物质的收获过程往往采用离心、 沉淀等方式进行， 对电 力消耗大或水力停留时间较长。 采用该方法培养微藻细胞， 可省去藻细胞的富集浓缩过程， 载体经过干燥后即可进入萃取环节， 节省大量的资源与能源。 0022 2)节省水资源及氮磷营养源。 该培养方法中微藻细胞大部分以藻膜的方式完成生 长， 节省。
15、了液体培养时用于分散藻细胞的自由水 ； 且培养过程几乎不产生废弃培养液， 避免 了氮磷营养盐的浪费。 0023 3)节省空间。 传统液相培养微藻方法中， 受光照的限制， 光生物反应器往往深度浅 而底面积大， 占用较多空间资源。 采用该方法进行微藻细胞培养时， 可在空间结构上将固相 载体叠垛堆积节省空间。 附图说明 0024 图 1 为固相载体的加工过程示意图。 0025 图 2 为一种基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法工艺流程图。 0026 图 3 为两种毛细动力光生物反应器示意图。 0027 图 4 为采用本发明培养方法的微藻总量随时间的变化曲线图。 说 明 书 CN 1054。
16、20113 A 4 3/3 页 5 具体实施方式 0028 以下结合附图及具体实施例， 对本发明作进一步的详细描述。 0029 固相载体的制备 ： 通过对多种材料的性能比较， 选择由型号为涤纶 300D 加工成束 的超细纤维 ( 如图 1 所示 )， 在实验室有机玻璃藻盒中平铺放置。以 5cm 的涤纶 300D 超细 纤维作为毛细引流管， 一头接入 BG11 液体培养基中， 另一头与固相载体接触。若大规模生 产应用， 则需将大面积固相载体分割成若干片面积适当的固相载体， 每片固相载体需单独 采用毛细引流管引入 BG11 液体培养基中。 0030 培养阶段 ： 将接种上微藻的固相载体在光照条件下。
17、培养至可收获阶段。收获时间 视培养目的而定。如提取藻细胞内油脂， 则在稳定期中期收获。 0031 收获阶段 ： 将附着大量藻细胞的载体通过机械分离工艺分出微藻生物质及空白载 体， 未被去除的部分微藻细胞重新作为藻种， 通过毛细引流管引入培养基继续培养。 通过以 上方式， 合理调控收获频率和收获比例， 实现连续、 便捷、 经济的微藻大规模培养。 该培养方 法的工艺流程图如图 2 所示。 0032 实施例 1 ： 小规模间歇微藻培养方法 0033 在 3cm5cm 的超细纤维载体上均匀接种栅藻 Scenedesmus.LX1 0.267g/m2。在每 个玻璃培养皿中倒入配制好的BG11液体培养基3。
18、0ml， 使用5cm的超细纤维束连通固相载体 与 BG11 液体培养基， 10-20 分钟后， BG11 液体培养基即可通过毛细作用浸润整个藻毯。将 藻毯及培养基置于温度为 252， 湿度为 30， 光照强度为 1100lux， 光暗比为 14:10 的 人工气候培养箱中。 培养期间， 通过间歇添加培养基的方法， 保证玻璃皿中始终有剩余培养 基。培养结束， 每张藻毯用水在 215mL-235mL 之间。此外， 为保证藻毯受光照均匀， 每天将 藻毯正反面对调一次。培养 18 天后， 液相藻密度可达 67.6g/m2， 折合液相生产量为 0.54g/ L 左右， 如图 4 所示。 说 明 书 CN 105420113 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 105420113 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 105420113 A 7 。