[发明专利]一种藻菌共培养促进小球藻生长和油脂积累的方法

说明书

本发明公开了一种藻菌共培养促进小球藻生长和油脂积累的方法，具体是将小球藻与一种固氮菌(Mesorhizobium sp.)按照一定比例进行共培养，小球藻在生长过程中释放的氧气和胞外代谢物可以被细菌生长所消耗，细菌则可以代谢生成二氧化碳供藻细胞光合利用，同时释放维生素、糖肽类等生长刺激因子促进小球藻生长。另外，利用固氮菌对氮元素的固定能力，可以实现氮元素的限制性供给，这样既可以保证小球藻的正常生长，又可以实现藻细胞的高效产油。

技术领域

本发明涉及生物能源及微藻油脂技术领域，具体涉及一种藻菌共培养促进小球藻生长和油脂积累的方法。

背景技术

能源与环境是人们共同关心的重要领域。随着化石燃料的大量使用，能源危机和温室效应问题日益突出，因此开发可再生、无污染的新型能源越来越受到人们的关注。生物能源又称绿色能源，是指从秸秆、大豆、玉米和微藻等生物质原料中获取的能源，主要包括沼气，生物氢气和生物柴油等。发展清洁高效的生物能源技术，对于改善能源消费结构、解决能源与环境的突出问题具有重要意义。

目前生物能源已经发展到第三代，而第三代生物能源的原料之一就是微藻。微藻由于生长周期短、光合效率高、油脂含量高及不占用农业耕地等特点被视为新型生物柴油的首选原料之一。高含油量,特别是高中性脂含量是微藻作为生物柴油原料来源的重要优势。微藻细胞通过光合作用吸收CO₂的同时可以生成不饱和脂肪酸、蛋白质和天然色素等物质，同时藻细胞内积累的甘油三酯(TAG)与甲醇等经过转酯化反应可以转化成含硫量低、安全性好、燃烧性能高的生物柴油,剩余的甘油骨架则可以通过加氢转化形成生物乙醇，因此微藻被认为是生产生物柴油和生物产品最有希望的原料之一。

然而目前微藻产油还存在几个严重的限制因素，其中问题之一是微藻含油藻株的生长缓慢性质及其生物量和油脂积累模式的相互不协调性。在大多数微藻中，高脂质含量通常以营养缺失条件下细胞的生物量停止生长为代价。缺氮胁迫培养是目前诱导微藻油脂积累最有效也是最常见的方式，但是氮元素对藻细胞的生长必不可少，在缺氮环境中藻细胞的生长会受到很大影响，这就造成了“缺氮产油”及“生长需氮”之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过藻菌共培养提高小球藻生物量和油脂含量的方法，该方法将小球藻与固氮菌B2.3按照一定比例进行共培养，藻菌共培养能够在BG11缺氮培养基中实现小球藻正常生长和高效产油，显著提高了藻细胞的生物量和微藻油脂质量，为微藻生物柴油的规模化生产提供理论基础。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

将小球藻(Chlorella vulgaris)与固氮菌B2.3(Mesorhizobium sp.)按照一定初始比例进行共培养。在藻菌共培养体系中，微藻能够为微生物的生长提供所需氧气和养分，而微生物可以消耗藻类光合作用释放的氧气并产生CO₂供微藻利用，同时能够消耗胞外多聚物中的多糖等物质来减少其对藻细胞生长的抑制作用。另外，固氮菌B2.3可以固定环境中的氮元素供小球藻生长利用，这样既可以保证小球藻的正常生长，还可以实现藻细胞的高效产油，具体培养方法如下：

(1)首先将小球藻在BG11培养基中培养至对数生长期，随后藻细胞用离心机8000×g离心15min去掉上清，藻细胞沉淀加入适量BG11缺氮培养基进行悬浮以去除培养基中的氮源且将OD₇₅₀调至为1；

(2)取40mL小球藻藻液接种至500mL锥形瓶中，同时将培养至对数期的B2.3菌株(OD₆₀₀调至为1)分别按照藻菌初始比例10:1、40:1、70:1、100:1和300:1的体积比例接种至已有小球藻的培养基中，用BG11缺氮培养基定容至200mL；