[发明专利]生产具有高脂质含量的藻生物质的方法

说明书

本发明涉及一种生产具有高脂质含量的藻生物质的方法。

更具体地说，本发明涉及一种基于培养系统如开放池与合适地结合有生物质加厚系统的光反应器的组合，生产具有高脂质含量的藻生物质的方法。

微藻目前培养用于生产高价值分子如多不饱和脂肪酸、维生素和胶凝剂，它们被引入到营养、药物和美容市场。

藻生物质的最佳产品使用各种类型的培养系统，其在很大程度上取决于藻菌株和气候条件。在极其有利的温度和光条件下，如在以色列和加利福尼亚，例如，可以成功地使用开放池。相反地，在德国，使用安装在温室的管式反应器。在葡萄牙，开放池与光反应器都使用。

当培养具有嗜极端生物特性的藻种类如Dulaniella salina时，其能够生长在盐浓度为10-15％的环境中，并因此抵抗许多外界形式的污染，也优选使用开放系统如开放池。这对于能生长于淡水中的种类(为了避免污染问题，其可以在密闭的系统如光反应器中培养)是不会发生的。

用于营养，药物和美容领域的藻的培养，特征在于相当有限的高价值产品生产能力。为此，可以忍受相对昂贵的生产系统，如光反应器，但是用于生产在较低价值的商业领域中使用的微藻的最广泛使用的方法，如水培生产，是基于经济的培养系统，如开放池。

从其中微藻被传统使用的上述领域到环境/能源领域，需要开发这样的技术，以便导致生产能力的巨大增加(以每年数百/数千吨到每年数百万吨的数量级)和生产成本的巨大降低(从几百美元/公斤到几百美元/吨)。

可以通过旨在优化对生物学活性的辐射的吸收的巨大改善和对光抑制现象(photo-inhibition phenomena)的降低以强烈增加叶绿素光合作用过程的效率的方式，来实现培养系统的生产率目标。

许多研究活动正在进行中，其目的在于优化不同培养系统的生物质生产率和增加它的脂质含量。

微藻的生产目前处于试验阶段，其目标是再循环工业设备释放的CO₂和生产生物质，该生物质可以开发用于能源的目的，如例如，用于转变成生物柴油的植物油。

开发光反应器的努力仿佛不是解决性的，因为对宣称的生产率增加存在许多怀疑，另一方面，似乎不足以获得必要的成本降低。(Rif.：专利申请WO 03/094598″Photobioreactor and Process for Biomass Production and Mitigation of Pollutants in Flue Gases.Company Green Fuel Technology″)。

此外，在涉及由藻生物质生产油类和它们的酯交换的总过程的文献中没有证据，除了描述于2006年11月12-17日的AICHE年会中的“微藻油提取和原位酯交换”(Justin M.Ferrentino和Ihab H.Farag.Chemical Engineering，University of New Hampshire，Kingsbury Hall，33 College Road，Durham，NH 03824，在New Hampshire University进行)的那些，其试图避免借助于通常用于提取油类的有机溶剂，开发细胞壁破坏方法和随后的离心或原位酯交换。

目前发现了一种基于培养系统如开放池与合适地结合生物质增稠系统的光反应器的组合的微藻的培养系统，其能保证高生产率，提供具有高脂质含量的生物质，防止微生物污染，保持随时间持续和稳定的生产。

特别地，本发明的一个目标涉及一种生产具有高脂质含量的藻生物质的方法，其包括，根据图1中显示的方案：

(a)在光反应器中生产接种物以进行(b)阶段；

(b)在用(a)阶段接种的开放池中大量培养藻生物质；

(c)温和地进行藻生物质的增稠阶段；

(d)脂质生产的诱导阶段，其中使用包括光反应器或开放池的组件；

(e)具有高脂质含量的生物质的分离阶段。

通过根据本发明的方法进行操作，以下是可能的：

i)培养具有高净化度的物种，适于控制可能的外界污染(排空培养池并再接种相同物种)；

ii)培养微藻，限制光反应器的利用以单独生产纯物种的接种物，其具有随之发生的成本降低；

iii)最小化达到通过诱导阶段(c)生产脂质的诱导条件所必需的处理体积；通过联合使用光反应器与开放池的各种组件使该处理过程持续。

iv)通过组合使用各种光反应器和开放池组件使该过程连续。