[发明专利]一种新型的两阶段自养-光合兼养提高小球藻脂质的方法

说明书

本发明公开一种新型的两阶段自养‑光合兼养提高小球藻脂质的方法，该方法可以同时有效净化酿酒废水并显著提高小球藻脂质的产量。该方法包含两个阶段，第一阶段为微藻光合自养阶段：小球藻UTEX‑265在酿酒废水BWW#2(经过厌氧消化器处理)中进行培养8‑10天，完成小球藻收集后，排出已经净化的废水。此阶段TN含量从75mg/L降到7mg/L，TP含量从20mg/L降到2mg/L，达到排放要求。第二阶段为光合兼养阶段：在5‑7天的培养期间第一阶段中收集的微藻生长在外加有机碳源的BWW#2中进行兼养培养，达到净化废水和提高微藻油脂生产力的目的，其中小球藻脂质最大产量为65.94mg/L day。本方法具有净化酿酒废水、抑制细菌污染、无需废水预处理、节约微藻收集的成本优点。

技术领域

本发明属于废水处理和生物燃料生产领域，涉及一种新型的两阶段自养-光合兼养提高小球藻脂质的方法。

背景技术

微生物不仅仅能够生产生物燃料并且可以从大气中捕捉二氧化碳。在微生物培养系统中营养素和水是主要的开销最大的地方。实际上，化学肥料作为营养源导致了很高的花费以及能量的消耗，因此，利用微生物从废水中获取营养元素并产生物燃料是一种很经济型的方法。

目前，全世界酿造啤酒的数量大约是1339×10⁶hetoliters(hL)，其中每hL产生5-6hL的废水BWW含有足够的总氮(TN)和总磷(TP)用于微藻培养^[1]。传统上，酿酒废水(BWW)在厌氧消化器中进行处理以减少废水中的高浓度有机碳，因此，酿酒废水(BWW)在微藻培养过程中不仅具有作为无机营养源的潜力，而且具有足够的有机碳作为替代碳源。

有各种微藻培养模式，其中涉及光合自养，异养和兼养等不同培养方式。以这些方式培育小球藻对生物量和油脂生产力都有积极影响。兼养在其较高的生物量和油脂生产力方面优于光自养和异养模式。废水单一阶段兼养和异养培养相关的两个主要问题是有机底物的高成本以及含有机碳源造成的有害细菌的生长。在一个真实的废水系统中，有大量的内生细菌和大量废水需要处理，废水预处理步骤将成为影响微藻生物柴油生产的另一个成本因素。

营养元素充足是微藻生物质积累的必要因素，但是营养胁迫状态下微藻的脂质能够大量累积，所以在单一阶段培养方式下同时获得很高的生物质和脂质产量是不可能的。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景存在的问题，提出一种新型两阶段培养模式，可以进行对酿酒废水的处理，同时可以充分藻类的产脂率，是一种多功能的模式，在两阶段培养模式中，微藻菌株首先在厌氧消化后的BWW(表示为BWW#2)中以光合自养模式生长，以有效利用无机营养素，达到生物质积累和更好地控制细菌增长的目的；在微藻生长晚期指数阶段，微藻在BWW#2外加葡萄糖或丙三醇或酿酒废水(表示为BWW#1)的混合培养基中生长。这种微藻培养系统可有效利用废水中的无机和有机营养物质，并抑制细菌污染，非常适合大规模的种植。在光合自养生长阶段，产生微藻生物量，而在第二阶段，在营养限制条件下，即超过营养物质消耗的条件下，投入有机碳如葡萄糖、甘油或是BWW#1，达到脂质积累的过程。

本发明是通过以下技术方案实现的：

两阶段光合自养-光合兼养模式，其过程为：

1)将小球藻Chlorella vulgaris(UTEX-265)以接种体积为10％-30％(V接种物/V培养基)接种于TAP培养基中，置于光照下培养5-10天；

培养条件为：温度25℃，白色荧光照明100μmol.m².s^-1并在转速150rpm的振荡器上振荡，小球藻藻悬液在基体培养基中的吸光度调节为1.0；