[发明专利]一种快速制备高密度高纯藻种的方法

说明书

本发明公开了属于藻类应用技术领域的一种快速制备高密度高纯藻种的方法。它包括一种高效培养基及其配制方法。利用高效培养基，藻依次经过三角瓶中摇动培养、柱形玻璃管和平板光生物反应器中通空气培养。根据培养过程中藻类密度变化，渐进式提高光强（200‑10000 lux）；同时调节通入的CO₂量，保持培养液pH在6.5‑8.5间，较优的满足藻类不同生长期光照和碳源需求，避免高强度光对藻类生长的危害，保持在最佳生长状态，从而提高光合作用效率。在柱形玻璃管和平板生物反应器中可以实现每升培养基日产1.2g和0.65g干重的藻，每升培养基最终藻干重可分别达12g和8g以上。本发明可以大大缩短藻类规模化培养周期，减少培养过程中藻类被污染的几率，是获得高纯藻产品的有效方案。

技术领域

本发明属于藻类应用技术领域，特别涉及一种快速获得高密度高纯藻种的培养方法。具体说是通过调控光强和通气，利用不同培养装置，实现在短时间内获得高密度高纯藻种，作为规模化养殖的接种物，用以生产鱼虾贝类的开口饵料、功能性食品、高附加值次生代谢产物以及生物柴油等。

背景技术

藻类是一类结构简单的光能自养生物，在有水和一些无机营养盐存在时，能够高效利用光和CO₂合成有机物。藻类具有很高的经济价值，如小球藻是优质的植物蛋白来源，雨生红球藻经过诱导后可以获得大量虾青素，螺旋藻是一种很好的功能食品，杜氏藻可用于大量生产类胡萝卜素，某些海洋微藻则是植物性EPA和DHA主要来源，很多微藻可以直接作为鱼、虾、贝、蟹等水产经济动物幼苗的开口饵料。微藻还可以快速去除污水中的有机和无机营养物质，而利用微藻生产生物柴油则是目前生物能源研究中的一个热点。

和高等植物相比，藻类具有个体小、光合效率高、细胞分裂快、适应环境范围广和单位面积产量高等特点。在粮食、能源和土地资源日益紧张的今天，藻类规模培养和综合开发利用在解决人类面临的诸多问题中具有很好的应用前景。藻类规模化培养中，“种子”的数量制约了生产规模，而其质量和纯度决定了收获物的产量和品质。因此如何在短时间内快速获得大量活性好的高纯藻种是藻类规模培养和应用中至关重要的核心技术。

藻类生长中两个至关重要的因子就是光和碳源（CO₂）。光能供应不足，就会降低藻类生长速率，而光能供应过多则会产生光抑制现象，对藻类细胞产生危害，严重的还会导致藻类细胞死亡。在藻类培养过程中，藻细胞密度不断发生变化，对光的需求也在增加，如何根据藻细胞密度变化来调节光强，使其既能满足藻类对光的需求而又不致产生危害，就可获得最大藻类生物量。在藻类培养中，CO₂不仅是光合作用的重要底物，还是一种重要的pH调节剂。藻类细胞密度较高时如不添加额外CO₂，pH会升高到11以上，而大多数藻生长的最佳pH为7-8，这样会严重抑制藻类生长。因此，CO₂作为pH调节剂的作用，在藻类细胞高密度培养时显得尤为重要。按常规方法进行藻类培养时，经常采用单一容器、单一光照强度、单一CO₂浓度的方法，不仅造成能源和营养浪费，还使藻类的产量偏低，最终收获物的产量多在2 g(dw)L^-1以下。本发明正是针对这种现状，采用新的生产流程，提高单位时间和单位体积内的藻产量，为相关藻类开发利用提供技术支撑。

发明内容

本发明提供了一种快速获得高密度高纯藻种的方法。将在固体培养基上保种的藻类接种到一种高效培养基中，依次经过在三角瓶中摇动培养、在柱形玻璃管和平板光生物反应器中通入添加CO₂的空气培养。在此过程中，根据藻类密度变化，渐进式提高光强；同时通过pH的反馈，调节通入的CO₂量，来满足藻类不同生长期光照和碳源需求，避免了高强度光对藻类生长的危害，使其保持在最佳生长状态，从而提高藻类光合作用效率，实现藻类细胞的快速增殖。本发明提供的技术能在短时间内获得大量高纯度的藻种，在藻类相关产业的藻种制备环节有广泛应用。