[发明专利]一种可同时积累油脂和分泌氨基酸的微藻及其应用

说明书

本发明涉及一种能同时积累油脂和分泌氨基酸的微藻，所述微藻于2016年11月24日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M 2016673；还涉及所述微藻在生产微藻藻油和氨基酸中的应用；还涉及一种利用FGFS培养上述微藻以生产微藻藻油和氨基酸的方法。本发明的微藻能够将培养基中的无机氮转化成有机氮，从而有效提高了对培养基中的无机氮的去除速率，同时又提高了藻培养物的产品附加值。可将微藻积累的油脂提取用做生物柴油，也可将藻细胞与培养液中的氨基酸一起用于制备饲料的用途。藻细胞中的不饱和脂肪酸和培养液中氨基酸也可提取用于制备食品、营养品或药品的用途。

技术领域

本发明涉及环保和生物能源领域，更特别地，涉及一种能同时积累油脂和分泌氨基酸的微藻；还涉及所述微藻在生产微藻藻油和氨基酸中的应用，或在制备饲料、食品或药物中的应用；还涉及一种利用FGFS培养上述微藻以生产微藻藻油和氨基酸的方法。

背景技术

化石能源的燃烧所排放的烟道气包含超过100种不同的成分，由于燃烧过程需要空气参与，其中含氮成分超过70％。燃烧过程中，会有少量氮气被氧化为有害废气氮氧化物NOx，而这些废气是法律规定必须限制排放的，排放之前必须经过达标处理。NO在NOx中占比超过95％，水溶性很低，并且在空气中能被氧化为NO₂；NO和NO₂都是NOx中的主要成分，能引发一系列的环境问题，包括光化学烟雾，酸雨，并且能形成雾霾中的悬浮颗粒，破坏平流层臭氧层，加速全球气候变暖。此外，空气中的NO和NO₂能对人体健康产生不利影响。因此，高效低成本的脱硝(DeNOx)技术也是全球许多国家和地区所亟需的，尤其是在中国那些牺环境而引入高能耗高排放产业以快速发展经济的地区。

常规NOx处理工艺，如物理脱硝法，主要包括选择性催化还原法(SCR)和选择性催化氧化法(SCO)，成本高并且/或者会产生二次污染，还需要进一步的处理才能排放。SCR是利用氨气作为还原剂，脱硝效果超过95％，从而成为常规NOx处理工艺中应用最广的方法。然而，氨气变为气态时是易燃的，增加了操作设备的危险性。其他处理方法，如湿法氧化脱硝，吸收法，洗涤法都成本高昂或者会产生二次污染而需要进一步处理。

微藻由于能生产多种实际的和潜在的代谢产物，而成为一种生物原材料，如提供食品、药物成分、油脂、酶、生物质、多聚物、毒物和色素等。并且氮元素含量约占微藻总生物量10％，基于微藻的生物脱硝(bio-DeNOx)成为用于一种极具潜力的烟道气处理方法。

然而，微藻培养是一个昂贵的过程，由于需要大量的水，无机盐成分(主要是氮和磷酸盐(P))，以及CO₂。

有研究显示，使用100-300ppm(v/v)的NO模拟烟道气中的NOx，多种微藻对NOx的去除率能达到50-90％。但是，高NOx去除率的能力取决于较低的NOx流量和较高的生物量浓度(0.7-1.5g·L^-1细胞干重)，这使得微藻难以进行工业化应用。对于利用微藻去除NOx，烟道气中的NOx首先溶解于水相中，之后NOx被氧化和被微藻细胞所吸收。但是NOx中的主要成分NO，是微溶于水的。NO在微藻培养液中的溶解性也被认为是微藻处理NOx的限速步骤。

将微藻产藻油与废水及烟道气处理相结合，能同时解决环保和能源的问题，使成本略有降低。同时在培养过程中能够得到附加值更高的产品，以提高成本效率和经济效益。

因此，首先需要一种既具有脱硝能力又具有合成油脂能力并且生长速度快，适于大规模培养的藻种，这样的藻株在生长和积累油脂过程中最好还能分泌高附加值的产品。

发明内容

发明人在研究过程中，分离到一株小球藻，该藻株能够利用烟道气固定盐FGFS(主要成分为亚硝酸盐)，并且在培养过程中发现该藻株能够同时积累油脂和分泌氨基酸。