[发明专利]一种高效培养含油微生物的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种高效培养含油微生物的方法，具体地说涉及半混合培养自养微藻和含油酵母来获取高微生物细胞收获量，同时提高微生物细胞油脂含量的方法。

背景技术

随着经济发展，石油资源的日益紧缺、油品供需矛盾的日渐突出，相应环境污染问题也更加突出，多渠道开发可再生资源成为必然。以微生物油脂等可再生资源为来源的柴油具有能量密度高、含硫量低、燃烧充分、润滑性好等性能，还具有可再生、环境友好、易生物降解、储运安全、抗爆性能好等特点，可作为石化能源的替代品。

文献表明，在适宜的条件下，某些微生物生产并贮存的油脂占其生物总量的20%以上，这类微生物被称为含油微生物，已知细菌、酵母、霉菌、藻类中都有生产油脂的微生物。微生物油脂又称单细胞油脂，其脂肪酸组成与一般的植物油脂相似，以C16、C18系脂肪酸，如棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸等饱和与不饱和的脂肪酸为主。微生物发酵利用底物范围较广，可直接利用葡萄糖、果糖、蔗糖、糖蜜、淀粉和纤维素水解液等，不但可以提供新的油脂生产方法，而且可以利用廉价废弃生物质，降低油脂生产成本，保护环境。因此，微生物油脂是潜在的动植物油脂替代资源，具有广阔的应用前景。

微生物油脂的制备一般采用酵母菌为发酵菌种，首先经过常规的微生物培养进行生物量积累，得到含油微生物菌体，进而处理该菌体，得到微生物油脂。CN200610113582.X公开了一种利用微生物发酵油脂制备生物柴油的方法，即以酵母菌为微生物产油脂菌种，通过在产油脂菌种培养基中接入该酵母菌微生物，在一定的培养条件下进行微生物发酵制备油脂，然后经离心、分离、提取得到微生物发酵油脂，以该微生物油脂为原料，在催化剂作用下进行转酯化反应，得到生物柴油，副产物为甘油。该技术过程采用单一微生物发酵培养过程，其生物油脂积累在细胞内，细胞收获量是制约油脂收获量的关键因素。

除了含油酵母外，微藻是另外一类含油微生物，微藻富含蛋白质、多糖、不饱和脂肪酸等营养成分（如螺旋藻），可用于食品、医药和能源方面；可以大量积累脂肪酸，有些微藻如小球藻，其体内脂肪酸含量可占干重的30%～60%。利用培养微藻来积累油脂资源，已经成为目前利用太阳能开发可再生资源最热门的研究领域，不仅具有强大的市场潜力，而且具有非凡的社会价值。

微藻细胞的生长方式一般为光自养和碳源异养两种，光自养过程要消耗CO₂，CO₂的有效利用吸收，是实现理想培养效果的关键，同时存在补充CO₂与光合作用产生O₂的解吸、排出的问题。CN200410020978.0和CN03128138.9均采用在光生物反应器系统中加入一种装置方法，来实现CO₂的补给，同时也能实现一定的氧的解析效果。碳源异养过程是利用有机碳源为底物替代自养过程中的CO₂来进行微藻生物质的积累，细胞生长速度较快，但细胞内油脂积累水平却比较低下。

现有技术虽然对含油酵母和自养微藻生产微生物油脂都有所涉及，但都是含油微生物各自进行单独培养，对于不同类型的含油微生物之间的混合协同培养方式来实现高效油脂收获等方面的研究较少。在培养过程中普遍存在着成本高、微生物细胞累积慢、油脂含量低等不足。CN200910237936.5公开了一种混合培养酵母和藻类生产油脂的方法，该方法利用工业废水为培养基，混合培养酵母和藻类，生产微生物油脂。但是，由于酵母和藻类的混合培养均是异养培养，细胞内油脂积累水平较低；并且两种细胞一起收获和提取油脂，由于油脂提取的方法不同，破壁要求不同，混在一块效果不佳。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高效培养含油微生物的方法。该法将自养微藻与含油酵母在封闭式光生物反应器中进行半混合培养，具有提高自养微藻和含油酵母细胞收获量，提高无机碳源（CO₂）的利用率，提高微生物油脂含量，简化培养装置等优点。

本发明高效培养含油微生物的方法，包括如下内容：

（1）培养含油酵母种子液；

（2）培养自养微藻种子液；

（3）将含油酵母种子液和自养微藻种子液接入具有内置膜分离装置的封闭式光生物反应器内进行半混合培养，含油酵母在膜分离装置内部培养，自养微藻在膜分离装置以外的光生物反应器内进行光合作用生长，两个反应器内培养基组成和培养条件一致，培养过程中补充含油酵母细胞生长代谢所需的有机碳源。