[发明专利]一种紫球藻浓缩采收的方法及紫球藻培养与浓缩采收相耦合的方法

说明书

本发明公开了一种紫球藻浓缩采收的方法及紫球藻培养与浓缩采收相耦合的方法。紫球藻浓缩采收的方法，包括以下步骤：培养紫球藻，当藻液中的藻细胞密度达到适宜采收密度，且胞外多糖含量达到0.02g/L以上时，向藻液中通入气体进行泡沫分离浓缩，收集藻液表层的气泡，将气泡破碎后获得浓缩藻液。本发明的方法完全不需要加入任何表面活性剂或絮凝剂，完全依靠紫球藻自身产生的胞外多糖，既可以产生泡沫浓缩的效果。培养紫球藻至生长稳定期，在分泌了一定胞外多糖条件下，通过改变气体分布器结构，产生细小气泡，可以实现紫球藻的高浓度采收，本发明最高获得浓缩60倍的浓缩效果，大幅节省了离心时间，降低了采收成本。

技术领域：

本发明属于海洋微生物技术领域，具体涉及一种紫球藻浓缩采收的方法及紫球藻培养与浓缩采收相耦合的方法。

背景技术：

紫球藻(Porphyridium)是一种隶属于红藻门、红藻纲、红毛菜亚纲、紫球藻目、紫球藻科、紫球藻属的海洋单细胞藻类，它具有极强的环境适应性和快速繁殖能力，可以合成多种生物活性成分，在医药、化妆品、精细化工、食品、保健品等领域均展现出广阔的应用前景和巨大的市场空间。

紫球藻同其他光合自养生物一样，需要少量的氮、磷、碳、铁等无机盐，同时给予一定的光照，就可以实现人工培养。紫球藻的环境适应性极强，因此，较容易实现户外养殖。目前报道的紫球藻养殖方式主要包括：平板式光生物反应器培养、开放式跑道池光生物反应器培养、室内吊袋式光生物反应器培养等，紫球藻养殖技术相对成熟，不同模式之间的差异主要表现在生物质产率的大小，然而不论何种培养技术，最终都将面临采收的问题，采收问题是限制紫球藻规模化培养的关键环节之一。目前可用于紫球藻规模化采收的技术仅有高速离心，采用转速超过10,000转/分钟的管式离心机进行采收，管式高速离心机最大型号为150型，该型号最大处理量为2.5吨/小时，规模化养殖通常有上千吨水体，这将会耗费巨大的能量和人力，此外，紫球藻规模化养殖密度通常较低，更加增加了紫球藻的生产成本，高速离心对细胞具有一定的损伤，影响紫球藻的品质。

目前存在两种紫球藻培养-采收模式：1)批次培养-完全采收，紫球藻培养至生长稳定期，通过高速离心的方式一次性全部采收；2)连续培养-部分采收，紫球藻培养至生长稳定期，取30％藻液通过高速离心的方式收获藻细胞，然后将新鲜培养基重新补充至培养池中，使藻细胞继续生长，当再次达到生长稳定期，取30％藻液离心收集藻细胞，重复上述步骤，采收量根据藻液密度、天气等因素进行设置。上述两种方式均不是最佳的收获方式，首先，无论何种模式，均在较低细胞密度情况下进行采收，采收效率极低；其次，采收时间存在不确定因素，例如天气较好时，可能1～2天采收一次，高速离心设备需要长时间高负荷运行，人员需要长时间加班操作机器，无法及时采收的藻，只能作为废液排掉，污染环境，浪费资源。

泡沫分离浓缩技术(Foam fractionation)是近几十年发展较快的的新兴分离技术，泡沫分离技术是通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。20世纪初泡沫浮选广泛应用于矿冶工业，后来又被用于脱除废水中的表面活性物质(如表面活性剂蛋白质酶等)和洗涤剂；在生化制品领域中，还可以通过泡沫分离技术进行病毒分离以及蛋白质酶的提炼，但将该方法用于微藻采收的相关专利未见有报道。

目前已公开的紫球藻培养与采收相关专利中，未发现涉及培养与采收相耦合的专利，检索到与本技术相关的专利和论文如下：

(1)一种基于泡沫浮选的紫球藻采收方法(CN201710712868.8)。该发明公开了一种基于泡沫浮选的紫球藻采收方法，该采收方法将鼠李糖脂与起泡剂配合使用，通过泡沫浮选方式收集上浮产物，最终得到紫球藻，该发明方法可以将紫球藻液浓缩倍数达到100倍，且紫球藻的回收率可以达到90％以上。