[发明专利]一种利用乙酸/乙酸钠兼养培养微藻的方法

说明书

本发明公开了一种利用乙酸/乙酸钠兼养培养微藻的方法，利用开放式或封闭式光生物反应器先进行微藻的光合自养培养，当藻液中的硝酸根浓度低于1.0 mg/L，向藻液中补加乙酸或乙酸钠，且不添加任何形式的氮源，进行兼性培养。本方法不需要进行无菌培养操作，适合于任意规模的开放式和封闭式培养系统，尤其解决了微藻大规模培养中使用有机碳进行兼性培养的技术难题，在常规的培养条件下添加乙酸/乙酸钠，既有效的避免了细菌大量繁殖，又显著提高了微藻的生物质和代谢产物的产量。

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及一种在大规模培养系统中使用乙酸和乙酸钠兼性营养培养微藻以提高生物质和次生代谢产物产量的方法。

技术背景

微藻资源已经在人类食品、保健品、化妆品等领域中广泛应用。最新的研究表明，微藻有望在人类应对以化石能源过度消耗和二氧化碳过量排放引发的能源、环境危机中发挥重要作用(微藻生物柴油产业化技术中的若干科学问题及其分析.中国基础科学.2009.11(5):64-70)。通过大规模培养生产微藻生物质是微藻资源利用的重要环节，建立新的培养技术，提高微藻的生物质产量是微藻生物技术研发的重要内容。

微藻能够利用无机碳、自然光照和水进行光自养生长繁殖，也有一部分微藻能够在利用光和二氧化碳进行自养生长的同时，利用有机碳源(葡萄糖、蔗糖、甘油、乙酸等)进行异养生长，即兼性营养生长。在这种条件下，微藻细胞除了吸收水、无机碳、光能进行光合作用之外，还能够吸收有机碳源，利用储存在有机碳中的化学能，进行生长繁殖，这一过程的产物--有机碳氧化产生的二氧化碳，也可作为光合作用的底物加以利用(Handbook ofmicroalgal culture:Biotechnology and Applied Phycology.Blackwell Science Ltd,Oxford,UK.Vol.67.2004.02)。因此，相比于光合自养生长，兼性营养生长具有更高的生物质产量。

乙酸钠是一种廉价、易得的有机碳源形式。已公开的资料显示，乙酸钠可以用于雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)、小球藻(Chlorella)、杜氏盐藻(Dunaliellasalina)(乙酸对两种杜氏藻生长和细胞生化组成的影响.海洋科学.2005.29(6):22-27)、聚球藻(聚球藻7942混养培养中碳代谢与能量利用.生物工程学报.2010.26(9):1239-1248)等微藻的培养，其中培养基中添加1.5g/L乙酸钠时，雨生红球藻H0的细胞密度是对照(不添加乙酸钠)的2倍以上(兼养对雨生红球藻细胞生长的促进作用及藻株差异性.海洋科学.2014.38(12):1-7)；而小球藻Chlorella sorokiniana在添加30mM乙酸钠的培养基中细胞密度达到3.0×10⁷个/mL，而完全自养的细胞密度为2.3×10⁷个/mL(不同营养方式下小球藻生长与光合作用的变化.广西科学.2016.23(2):115-119)。由此可见，向培养基中添加一定浓度的乙酸钠，进行兼性营养培养，能够提高微藻生物质产量。

然而上述报道均是在实验室内进行的研究性工作，利用有机碳源兼养培养微藻，需要满足无菌培养条件才能进行，否则有机物质的添加会引发异养细菌等敌害生物的严重污染(乙酸钠兼养下雨生红球藻生长特性分析.中国科学院大学.硕士学位论文.2014；醋酸盐兼养培养下蛋白小球藻油脂积累的研究.中国环境科学.2017.37(3):1111-1119；眼点微拟球藻和朱氏四爿藻的异养与兼养研究.中国海洋大学.博士学位论文.2015；葡萄糖对单针藻异养、兼养生长及油脂合成的影响.中国生物工程杂志.2015.35(11):46-51；反硝化细菌在污水脱氮中的作用.微生物学通报.2007,34(4):773-776)。