一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于可再生生物能源領域，更加具體地說，特別是涉及在能源微藻培養過 程中通過PH的兩階段調節法，在獲得最大微藻生物量的同時獲得更多油脂積累量。
【背景技術】
[0002] 生物柴油（biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物 油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再 生性柴油燃料。一般來說，體內的油脂超過干重20%的微藻稱為富油微藻（oleaginous microalgae)。目前，歐美一些國家所生產的"第一代"生物柴油主要以大豆、油菜、棕櫚等 經濟作物為主要原料。這種以傳統農業為基礎的生物能源生產方式不僅產量低而且與糧 食作物爭奪耕地、淡水、肥料等資源，不能滿足生物柴油產業對原料油持續增長的需求。因 此，為了緩解生物能源產業對農業造成的壓力，在文獻（PeerMS，SkyeRT，EvanS，etal. 2008. Second Generation Biofuels:High-Efficiency Microalgae For Biodiesel Production. Bioenergy Researchl (I) : 20-43)中報道，當前國際上一些大型能源公司及生 產企業開始把精力轉向利用非食用原料--微藻，開發第二代"生物燃料"。微藻生物柴油 是可再生生物能源領域的一個新突破，但一直面臨著生產成本過高、產油量低等問題。
[0003] 微藻的培養方式可分為密閉性式和開放式。無論是封閉型還是開放型的培養， 想要降低微藻生物柴油的成本，就必須同時獲得較高的生物量和油脂含量（J〇nker，J. G. G. ,Faaij. A. P. C. Techno-economic assessment of micro-algae as feedstock for renewable bio-energy production. Applied Energy, 2〇l3,l〇2(0):46l-475)，所以需 要在嚴格控制的基礎上優化培養條件。目前關于微藻微環境優化方面的研究主要集中 在溫度、PH值、光照強度和溶氧四個方面，其中培養基的pH值是影響藻類有關生長代謝 等許多生理過程的重要因子之一。水體pH主要從三方面對微藻產生影響，第一，影響光 合作用中CO 2的可用性，堿性環境有利于藻類光合作用，因為堿性系統易于捕獲大氣中 的 CO2 (文獻來源：ImhoffJ F, Sahl H G. The Wadi Natrum:chemical composition and microbial mass developments in alkaline brines of eutrophic desert lake[J]. GeomicrobJ, 1979, 1:219-234),因而較高的生產力往往出現在堿性水體中；第二，影響呼吸 作用中微藻對有機碳源的利用效率；第三，PH值直接影響細胞膜的滲透性，從而會影響微 藻細胞對培養液中離子的吸收和利用，以及代謝產物的再利用性和毒性(陳鋒，姜悅.微藻 生物技術[M].北京：中國輕工業出版社，1999, 66-69)，故pH值的調控對于藻類生長代謝 具有重要意義，培養基PH是影響微藻生物量積累和油脂積累的一個重要因素(許海，劉兆 普，袁蘭.pH對幾種淡水藻類生長的影響.環境科學與技術，2009, 32 (1) : 27-30)。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于緩解現有技術的微藻油脂產量低的問題，提出一種新的pH調 節方法來提高油脂含量，即一種高效培養能源微藻的PH兩階段調節方法。第一階段使培養 基的pH固定在最適合藻類生長的值，來獲得最大生物量的積累；第二階段則使培養基的pH 固定在最適合該藻體油脂積累的值，來獲得最大油脂積累量，這樣就可以在最大生物量的 基礎上爭取最大的油脂積累量，即得到最大的總油脂含量，提高生物柴油產量。
[0005] 本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：
[0006] -種高效培養能源微藻的pH兩階段調節方法，按照下述步驟進行，第一階段使培 養基的PH固定在最適合藻類生長的值PH 1，來獲得最大生物量的積累；第二階段則使培養 基的PH固定在最適合該藻體油脂積累的值PH2，來獲得最大油脂積累量，這樣就可以在最大 生物量的基礎上爭取最大的油脂積累量，即得到最大的總油脂含量，提高生物柴油產量。
[0007] 所述能源微藻選擇普通小球藻、蛋白核小球藻和斜生柵藻，均購自中國科學院典 型培養物保藏委員會淡水藻種庫（FACHB-Collection)，詳細信息如下表所示。
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【主權項】
1. 一種提高微藻油脂產量的PH兩階段調節培養方法，其特征在于，按照下述步驟進 行，第一階段使培養基的PH固定在最適合藻類生長的值pHl，來獲得最大生物量的積累；第 二階段則使培養基的PH固定在最適合該藻體油脂積累的值pH2,來獲得最大油脂積累量， 這樣就可以在最大生物量的基礎上爭取最大的油脂積累量，即得到最大的總油脂含量，提 高生物柴油產量。
2. 根據權利要求1所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征在 于，所述能源微藻選擇普通小球藻、蛋白核小球藻、斜生柵藻。
3. 根據權利要求1所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征在 于，所述培養基選擇SM培養基、ASP2培養基、Zarrouk培養基、BG-11培養基、MediumA培養 基。
4. 根據權利要求1所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征在 于，優選普通小球藻，選用BG-Il培養基用于普通小球藻的培養，第一階段的pH值為9. 5- 10. 5;第二階段的pH值為8。
5. 根據權利要求4所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征在 于，第一階段的PH值優選為10,在進行培養之前優選在pH值為10的條件下進行馴化。
6. 根據權利要求1所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征 在于，具體來說，第一階段是在PH值固定為pHl的環境下培養實驗藻種，以提高藻的生物 量，每天上午9:00和晚上9:00測其pH值并用稀鹽酸或NaOH水溶液調其pH值使其固定在 PH1，利用血球計數法每天監測細胞生長狀況并記錄細胞數量，這一步以高密度的培養為目 的；第二階段是在第一階段中當藻細胞生長達到對數生長末期時，用稀鹽酸或NaOH溶液將 培養基的pH值調至pH2,每天上午9:00和晚上9:00測其pH值并用稀鹽酸或NaOH水溶液 調其PH值使其固定在pH2,利用血球計數法每天監測細胞生長狀況，并在藻細胞生長下滑 的初期收集藻細胞，離心、干燥后進行油脂含量的測定。
7. 根據權利要求6所述的一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，其特征在 于，所述稀鹽酸或NaOH水溶液濃度為0. lmol/L。
【專利摘要】本發明公開了一種提高微藻油脂產量的pH兩階段調節培養方法，第一階段使培養基的pH固定在最適合藻類生長的值，來獲得最大生物量的積累；第二階段則使培養基的pH固定在最適合該藻體油脂積累的值，來獲得最大油脂積累量，這樣就可以在最大生物量的基礎上爭取最大的油脂積累量，即得到最大的總油脂含量，提高生物柴油產量。
【IPC分類】C12R1-89, C12N1-12, C12P7-64
【公開號】CN104561146
【申請號】CN201310492806
【發明人】楊俊紅, 石磊, 呂夢夢, 馮遠征
【申請人】天津大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日