[发明专利]一种利用无机氮源的微藻光合兼养高密度发酵培养方法及应用

权利要求书

1.一种利用无机氮源的微藻光合兼养高密度发酵培养方法，其步骤如下：

1）. 配制微藻培养基，包括基础培养基和补料液两部分：

基础培养基为1 L BG11培养基中添加10-60 g葡萄糖，无机氮盐终浓度为1.5-9.0 g/L；

补料液1为1 L去离子水中含葡萄糖600-800 g；

补料液2为1 L去离子水中含无机氮盐 50-150 g；

补料液3为1 L去离子水中含K₂HPO₄·3H₂O 40 g，柠檬酸铁铵6 g，Na₂CO₃ 20 g；

补料液4为1 L去离子水中含MgSO₄·7H₂O 75 g，CaCl₂·2H₂O 36 g，柠檬酸 6 g，EDTA·2Na 1 g；

补料液5为A₅溶液；

2）.光照生物反应器中添加基础培养基，培养体积为反应器体积的50%-80%，将微藻细胞接种于光照生物反应器中，接种密度为1.0 × 10⁷-2.0 × 10⁷ cells/mL，加入0.1%-0.5%v/v有机硅消泡剂和0.01-0.05 g/L氯霉素阻止泡沫产生和杂菌污染，平均光强为200-400 μmol m^-2 s^-1，培养温度为20-30 °C，pH 6.0-8.5，通入气体为压缩空气，每L培养基通气量为0.5-2.0 L/min，初始转速200 rpm，当培养规模 ≤10 L，微藻生物量≥15.0 × 10⁷ cells/mL或培养规模 ＞ 10 L，微藻生物量≥20.0 × 10⁷ cells/mL时，生物量每增长1倍搅拌速度提高50-100 rpm，最高维持在400-500 rpm；

3）. 在微藻光合兼养高密度发酵培养过程中，每24小时根据葡萄糖与无机氮盐消耗情况进行补料液1和补料液2的补料，使培养液中葡萄糖浓度为10-30 g/L，C/N维持在5-10；每24小时根据微藻生物量增长情况进行营养盐补料，生物量的增长量为3.0 × 10⁷-4.5 × 10⁷ cells/mL时，补充补料液3 3 mL/L，补料液4 4 mL/L，补料液5 1 mL/L各一次，每24小时只补料一次，生物量增长进入稳定期后停止发酵，收集藻液，提取藻油。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的无机氮盐为NaNO₃或NaNO₂，或二者的混合物。

3.权利要求1所述的方法在工业烟气NOx生物脱硝中的应用。

4.权利要求1所述的方法在制备藻油中的应用。

5.权利要求1所述的方法在工业烟气NOx生物脱硝和藻油制备的联合生产中的应用。

6.根据权利要求3或4或5所述的应用，其具体过程如下：

1）. 配制微藻培养基：

基础培养基为1 L BG11培养基中添加10-60 g葡萄糖，无机氮盐终浓度为1.5-9.0 g/L；

补料液1为1 L去离子水中含葡萄糖600-800 g；

补料液2为1 L去离子水中含无机氮盐 50-150 g；

补料液3为1 L去离子水中含K₂HPO₄·3H₂O 40 g，柠檬酸铁铵6 g，Na₂CO₃ 20 g；

补料液4为1 L去离子水中含MgSO₄·7H₂O 75 g，CaCl₂·2H₂O 36 g，柠檬酸 6 g，EDTA·2Na 1 g；

补料液5为A₅溶液；

2）.光照生物反应器中添加基础培养基，培养体积为反应器体积的50%-80%，将微藻细胞接种于光照生物反应器中，接种密度为1.0 × 10⁷-2.0 × 10⁷ cells/mL，加入0.1%-0.5%（v/v）有机硅消泡剂和0.01-0.05 g/L氯霉素阻止泡沫产生和杂菌污染，平均光强为200-400 μmol m^-2 s^-1，培养温度为20-30 °C，pH 6.0-8.5，通入气体为压缩空气，每L培养基通气量为0.5-2.0 L/min，初始转速200 rpm，当培养规模 ≤10 L，微藻生物量≥15.0 × 10⁷ cells/mL或培养规模 ＞ 10 L，微藻生物量≥20.0 × 10⁷ cells/mL时，生物量每增长1倍搅拌速度提高50-100 rpm，最高维持在400-500 rpm；

3）. 在微藻光合兼养高密度发酵培养过程中，每24小时根据葡萄糖与无机氮盐消耗情况进行补料液1和补料液2的补料，使培养液中葡萄糖浓度为10-30 g/L，C/N维持在5-10；每24小时根据微藻生物量增长情况进行营养盐补料，生物量的增长量为3.0 × 10⁷-4.5 × 10⁷ cells/mL时，补充补料液3 3 mL/L，补料液4 4 mL/L，补料液5 1 mL/L各一次，每24小时只补料一次；

4）. 生物量增长至60.0 × 10⁷-80.0× 10⁷ cells/mL时，停止进行补料液2的补料，替换为补加工业烟气NOx固定盐溶液，使培养液NaNO₂含量至15-30 g/L，每24小时根据消耗情况进行补料使NaNO₂维持在15-30 g/L；随后每24小时根据葡萄糖消耗情况进行补料液1的补料，使培养液中葡萄糖浓度为10-30 g/L；根据微藻生物量增长情况进行营养盐补料，生物量的增长量为3.0 × 10⁷-4.5 × 10⁷ cells/mL时，补充补料液3 3 mL/L，补料液4 4 mL/L，补料液5 1 mL/L各一次，每24小时只补料一次；生物量增长进入稳定期后停止发酵，收集藻液，提取藻油。