[发明专利]一种光合-发酵混合培养装置及其在培养含油微藻中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光合-发酵混合培养装置及其在培养含油微藻中的应用。

背景技术

微藻具有生长速度快，光合效率高的特点，且可以用生物反应器自动化培养。微藻细胞内合成的油脂被认为是理想的制备生物燃料的油脂原料。通常，生长速率快的藻类细胞油脂含量低，而油脂含量高的藻类生长速率非常缓慢，这大大影响了藻类油脂的生产效率，很难以满足生物燃料生产的需求。

专利CN200810100871.5（发明人吴庆余等）的内容显示，小球藻Chlorella protothecoides0710不仅能够像大多数藻类一样在富氮环境中进行光合自养生长，还能够在限氮的环境中利用有机碳进行高密度异养生长并积累大量油脂，其油产量比光合自养培养时高出50倍以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种光合-发酵混合培养装置及其在培养含油微藻中的应用。

本发明提供的光合-发酵混合培养装置的结构示意图见图1，包括光合生物反应器1、浓缩瓶2、除氮器3和发酵罐4；

所述光合生物反应器为透明密闭的容器，设有进气口、出气口和出液口；

所述浓缩瓶为密闭容器，设有进液口、出液口和可以开关的进样口；

所述除氮器为装有除氮材料的密闭容器，设有进液口和出液口；

所述发酵罐设有进样口、出样口、进气口、补料口和出气口；

所述光合生物反应器的出液口与所述浓缩瓶的进液口通过管道Ⅰ连通，所述管道Ⅰ上设有三通阀门；所述浓缩瓶的出液口与所述除氮器的进液口通过管道Ⅱ连通；所述除氮器的出液口与所述发酵罐的进样口通过管道Ⅲ连通，所述发酵罐的出气口与所述光合生物反应器的进气口通过管道Ⅳ连通。

所述除氮材料为可以通过离子交换去除硝态氮、亚硝态氮或氨态氮的物质，具体为可以通过离子交换去除以NH₄⁺离子形式存在的氮的物质。所述除氮器的功能为使得液相体系通过所述除氮器后的含氮量为40mg/L以下。所述含氮量具体可为以NH₄⁺离子形式存在的氮的含量。所述除氮材料可为阳离子交换树脂，具体可为大孔强酸性阳离子交换树脂。

所述管道Ⅰ、所述管道Ⅱ、所述管道Ⅲ和所述管道Ⅳ上均可设有泵。

所述光合生物反应器的出气口可通过管道与大气连通。所述发酵罐的进气口可通过管道与供气装置连通。所述发酵罐的补料口可通过管道与补料装置连通。

以上任一所述光合-发酵混合培养装置可用于培养微藻。

以上任一所述光合-发酵混合培养装置可用于生产油脂。

以上任一所述光合-发酵混合培养装置可用于生产生物柴油。

本发明还保护应用所述光合-发酵混合培养装置培养微藻的方法，包括至少两个循环；每个循环依次包括如下步骤：

（1）在所述光合生物反应器中，用富氮光合培养基培养微藻至最大细胞密度；所述培养过程中，来自发酵罐的气体通过所述管道Ⅳ进入所述光合生物反应器以促使培养体系搅动；所述富氮光合培养基为含有3-10g/L氮源的培养基；

（2）将培养体系浓缩后使其通过所述管道Ⅰ进入所述浓缩瓶；

（3）使所述浓缩瓶中的液体通过所述管道Ⅱ进入所述除氮器；

（4）使所述除氮器中的液体通过所述管道Ⅲ进入所述发酵罐，在限氮发酵培养基中进行发酵，发酵产生的气体通过所述管道Ⅳ进入所述光合生物反应器；所述限氮发酵培养基为氮源浓度为3g/L以下、有机碳浓度为10-50g/L的培养基。

所述富氮光合培养基可由氮源和基础培养基组成，氮源的浓度为3-10g/L。所述氮源可为有机氮源和/或无机氮源。所述有机氮源可为氨基酸、尿素、玉米浆、酵母提取物、酵母浸膏、酵母浸粉等中的一种或几种的组合。所述无机氮源可为硝基氮、氨氮、铵等中的一种或几种的组合。所述氨氮具体可为氯化铵。所述富氮光合培养基具体可由氯化铵和基础培养基组成，氯化铵的浓度为8g/L。