[发明专利]在藻类培养系统中维持微拟球藻优势和提高其生物量生产的系统和方法

说明书

约瑟夫.韦斯曼博士，贵多.拉达埃利和大卫.赖斯

发明背景

发明领域

本发明涉及藻类培养系统，更特定涉及在藻类培养系统中维持微拟球藻(Nannochloropsis)优势和提高其生物量生产的系统和方法。

背景技术

微拟球藻培养物会受到竞争物种和捕食者的污染。优化微拟球藻生长的藻类培养系统以提高其对竞争物种和捕食者的抵抗力，使得微拟球藻培养物崩塌或坠落减少。维持微拟球藻的稳定大规模培养物能在最大程度上聚积生物量。这种生物量的聚积对于生物燃料和具有更高价值产品的生产是高度有利的，所述产品包括但不限于动物饲料、鱼食配方、类胡萝卜素、多不饱和脂肪酸(“PUFA”)、以及美容和医药工业的产品。本文描述了实现这些目的的示范性实施方式。

发明概述

提供了在藻类培养系统中维持微拟球藻维持和提高其生物量生产的系统和方法。示范性的方法包括施用有效量的臭氧给藻类培养系统中生长的微拟球藻属。有效量的臭氧使得进入藻类培养系统的入口流中臭氧起始浓度约0.1微克/升-10微克/升。入口流可包括含有微拟球藻、捕食者和/或侵入者的现有藻类培养物。另一种方法可包括在流入藻类培养系统的入口流中施加超过10微克/升或更高的休克量的臭氧。

各种示范性实施方式可包括在藻类培养系统中维持微拟球藻维持和提高其生物量生产的系统。该系统可包括处理器和含处理器执行指令的计算机可读存储介质。由处理器执行的指令使处理器在藻类培养系统中维持微拟球藻优势和提高其生物量生产。处理器与计算机可读存储介质连接。处理器执行计算机可读存储介质上的指令，以施加有效量的臭氧到流入藻类培养系统的入口流(可用ORP计测量)。处理器还可执行本文所述其它指令，并仍包括在所考虑范实施方式的范围内。

附图简要说明

图1显示了使用臭氧维持藻类培养系统中微拟球藻优势和提高其生物量生产的示范性方法的流程图。

发明详述

通过利用出乎意料的发现，即微拟球藻与其竞争物种(或侵入者)和捕食者相比对臭氧有较高的接触耐受，本文所述的示范性系统和方法优化了用于微拟球藻优势的藻类培养系统。另外，本文所述的各种系统和方法使微拟球藻生物量生产最大化，这对于大量应用例如生物燃料的生产是高度有利的。

图1显示了示范性方法100的流程图，所述方法使用臭氧维持藻类培养系统中微拟球藻优势和提高其生物量生产。

在任选的步骤105，在藻类培养系统中接种微拟球藻前，可调节藻类培养系统的臭氧浓度。这样的步骤可视作预防性措施。可通过送入藻类培养系统的入口流调节藻类培养系统的臭氧浓度。例如，可用配有液压泵、文丘里装置和空气干燥器的市售臭氧发生器在入口流中加入臭氧。入口流可包含淡水、盐水或其混合物。入口流还可包含微拟球藻、捕食者和/或侵入者。在入口流中加入有效量的臭氧可使得进入藻类培养系统的入口流中臭氧起始浓度为约0.1-10微克/升。

在步骤110，用微拟球藻接种藻类培养系统(注意：如果微拟球藻已经存在，可跳过步骤110，例如具有微拟球藻的现有池塘、容器、光合生物反应器等)。根据各个示例性实施方式，藻类培养系统可以是开放池塘、封闭池塘和/或光合生物反应器。另外，微拟球藻培养物可包含微拟球藻属的一种或多种菌株。室外的微拟球藻培养物可从添加起始的少量纯微拟球藻单种藻(基本上不含多余的污染生物)开始。可在受控的环境，如实验室或封闭系统中产生这类接种物。可将接种物引入更大体积的水中，其中选择的预定臭氧浓度(例如使用本文所述的步骤105)对于微拟球藻生长最佳和/或对于竞争菌株次优。

在步骤115，微拟球藻在藻类培养系统中生长。根据各实施方式，微拟球藻培养物生长可能需要光(天然或人工供给)以及营养物质。其它参数如pH应在可接受的范围内。微拟球藻生长所需的典型基本元素可包括碳、氧、氢、氮、硫、磷、钾、镁、铁和痕量的数种其它元素。

微拟球藻生长所需营养物质可包含于水中、随后在稀释水中提供或独立于稀释水提供，其浓度足以允许微拟球藻生长并达到所需的最终密度。产生指定微拟球藻密度所需的营养物量可由该营养物质的细胞限额确定。即通过由营养物质所含元素组成的藻类干重的百分比确定。所述细胞限额的倒数称为该营养物质或元素的藻类生长势。例如，如果所需最终密度为1克/升，考虑的微拟球藻株系在其生物量中包含10％氮(即细胞限额为0.1)，则培养物中的氮原子初始浓度应至少为0.1克/升。可对所有营养物质进行相同的计算以确定其在培养物中的初始浓度。