[发明专利]养殖微藻的方法及生产油脂的方法

说明书

本发明涉及养殖微藻的方法及生产油脂的方法，其中的养殖方法包括：接种后的藻液中，以氮原子计的氮肥浓度大于30mmol/L，光自养培养＞10天收获。本发明的方法可用于大规模、低成本、高效率地养殖微藻，不但能保证微藻的快速生长，而且能使微藻有较高的油脂含量。

技术领域

本发明涉及养殖微藻的方法及生产油脂的方法。

背景技术

微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO₂，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O₂。利用微藻生产生物能源与化学品可以同时达到“替代化石能源、减少CO₂排放、净化废气与污水”三个目的。“微藻生物技术”的优势在于以下几个方面：①微藻是光合效率最高的原始植物，与农作物相比，单位面积的产率高出数十倍。微藻也是自然界中生长最为迅速的一种植物，通常在24h内，微藻所含生物质可以翻倍，在其“指数生长期”内其生物量翻倍时间可以缩短到3.5h。②微藻可以生长在高盐、高碱环境的水体中，可充分利用滩涂、盐碱地、沙漠进行大规模培养，也可利用海水、盐碱水、工业废水等非农用水进行培养，因此微藻可以不同农作物争地、争水。③产油率高，微藻干细胞的含油量可高达70％，微藻没有高等植物的根茎叶等细胞分化，在缺氮等条件下，某些单细胞微藻可大量积累油脂，是最有前景的产油生物。④微藻的培养需要利用工业废气中的CO₂，缓解温室气体的排放，也可以吸收工业废气中的氮Ox，减少环境的污染。⑤生产微藻生物柴油的同时，还可以生产相当数量的微藻生物质，还可进一步获得蛋白质、多糖、脂肪酸等高价值产品。

微藻可分为原核藻类和真核藻类，原核藻类以蓝藻为主，含叶绿素a、不形成细胞器、能进行光合作用，细胞中蛋白质含量高，可达干重的70%，脂肪含量低，为5%左右；真核藻类种类比较多，是主要的生物燃料藻种的来源。常见的微藻主要归于以下八个门类：硅藻门（Bacillariophyta）、绿藻门（Chlorophyta）、金藻门（Chrysophyta）、蓝藻门（Cyanophyta）、甲藻门（Pyrroptata）、红藻门（Rhodophyta）、隐藻门（Cryptophyta）和黄藻门（Xanthophyta）。其中，硅藻门、绿藻门和金藻门是最具潜力的生物柴油藻种来源。

微藻高效规模化养殖技术，即通过研究开发微藻规模化养殖的新设备与新工艺来高效、低成本地获得微藻生物量，是微藻生物技术的核心之一。影响微藻生长的因素很多，主要有光、营养盐、CO₂、pH、温度和O₂等，这些因素在微藻规模培养过程中所产生的影响尤为突出。研究表明，微藻的生长及脂类物质的含量与光照、氮、磷和温度等培养条件密切相关。不同藻类生长和积累脂类物质的培养条件不尽相同，应该根据不同的藻种确定最佳培养条件，提高生长速率和油脂含量。微藻的养殖需要有充足的阳光、CO₂、水和无机盐，温度通常要控制在20～30℃，养殖介质必须能够提供组成微藻细胞的无机元素，如氮、P、K、Si、Fe等。

目前对于大部分微藻尤其是绿藻而言，提高其细胞油脂含量的主要培养方法是条件胁迫，尤其是缺氮胁迫,即将藻细胞接种于缺氮环境的培养体系中以改变体内代谢的途径，更多地合成脂肪而非蛋白质或糖类，从而达到提高脂肪含量的目的。然而限制氮源会影响细胞的正常分裂和生长，使细胞活力下降，导致生物量急剧下降，最后总的脂肪产量并未提升。现有的方法是，先在氮源充足的条件下快速积累微藻生物量，然后再将微藻从富氮的培养基中分离出来再放入缺氮培养基中，进行条件胁迫以提高脂肪含量。这种方法不适合大规模工业生产，因为将微藻从富氮的培养基中分离出来再放入缺氮培养基中过程繁琐且能耗极高。