CN105420113B - 基于毛细动力供水供营养的微藻固相附着生长培养方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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。
大部分微藻细胞体积小，尺寸约为3-10μm。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。
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
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。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
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，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：1500mg.L-1NaNO3，40mg.L-1K2HPO4.3H2O，75mg.L-1MgSO4.7H2O，36mg.L-1CaCl2.2H2O，6mg.L-1柠檬酸，20mg.L-1Na2CO3，1mg.L-1Na2EDTA，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。
所述微藻的接种量为0.2-0.3克/平方米。
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℃。
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BG11液体培养基等于固相载体上BG11液体培养基的蒸发消耗量。
所述固相载体的形状为毯状或束状。
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。
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。
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。
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。
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。
所述的培养方法能够用于生产微藻或微藻的代谢产物。
本发明的优点为：
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。
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。
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
图1为固相载体的加工过程示意图。
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。
图3为两种毛细动力光生物反应器示意图。
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。
具体实施方式
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。
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。
培养阶段：将接种上微藻的固相载体在光照条件下培养至可收获阶段。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。
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。
实施例1：小规模间歇微藻培养方法
在3cm×5cm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30ml，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25±2℃，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。
Claims (7)
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；
所述固相载体为涤纶300D加工成束的超细纤维；
所述BG11液体培养基的运输动力为固相载体的毛细动力，以固相载体的超细纤维束作为毛细引流管，一头接入BG11液体培养基中，另一头与固相载体接触；
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；
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：1500mg·L-1NaNO3，40mg·L-1K2HPO4·3H2O，75mg·L-1MgSO4·7H2O，36mg·L-1CaCl2·2H2O，6mg·L-1柠檬酸，20mg·L-1Na2CO3，1mg·L-1Na2EDTA，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。
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。
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，所述固相载体的支撑系统为透明支撑系统。
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。
7.权利要求1-6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。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003005626A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Kato Construction Co Ltd | 環境学習用ビオトープ装置 |
| CN103409321A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 清华大学 | 基于悬浮型载体的微藻悬浮—附着混合培养与分离收获方法 |
Non-Patent Citations (2)
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| Removal of nitrogen and phosphorus from wastewater using microalgae immobilized on twin layers: an experimental study;Jing Shi et al;《J.Appl Phycol》;20071231;第19卷;摘要，图1，第418页右栏第2段 |
| 微藻规模培养技术研究进展;刘天中 等;《生命科学》;20140531;第26卷(第5期);第2.1.2节 |
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