[发明专利]一种制备黄丝藻生物油的方法及由其制备的黄丝藻生物油

说明书

技术领域

本发明涉及一种由黄丝藻制备生物油的方法以及由其制备的黄丝藻生物油，以及由所述黄丝藻生物油生产的生物柴油、航空燃油、食品、食品添加剂、饲料或饵料。本发明还涉及一种工业化培养黄丝藻的方法。

背景技术

近年来，石化燃油日趋匮乏，能源危机成为受政府及学界重视的问题。此外，石化燃油的泛滥导致空气污染加重，影响大气环境及人类健康。因此，可再生、碳平衡、来源广泛的生物液体燃料开始备受关注。其中，生物柴油及生物航空燃油两类液体燃料尤为重要。生物柴油是由生物油通过甲酯化后得到的含氧的生物燃料；生物航空燃料是生物油通过脱酸、加氢、异构等工序制备的不含氧的烷烃生物燃料。生物油是制备以上两种液体燃料的重要原料。目前，工业上的生物油主要来源于回收油脂(餐饮废油)、农作物油脂(棕榈油、油茶油等)和非农作物油脂(微藻油、产油酵母油等)等。其中餐饮废油存在来源少和收集成本高的缺点，而农作物油脂存在与人争粮、与粮争地的缺点，因此非农作物来源的微藻油成为最有潜力的选择。

已经报道了几种微藻生物油，包括小球藻(非专利文献1)、盐藻(非专利文献2)、微拟绿球藻(非专利文献3)、异养小球藻(专利文献1)、微拟绿球藻(专利文献2)、舟形藻(专利文献3)、新月菱形藻(专利文献4)等来源的生物油被作为生物柴油的原料。但是其中部分微藻生物油原料中甘油三酯含量低且含有更多极性脂和其他非脂肪酸甘油酯类的成分。比如，光合自养培养的小球藻中甘油三酯含量占18％，中性脂含量共25％(非专利文献1)；两种光合自养盐藻的生物油中甘油三酯含量分别为2％和8％，总中性脂含量分别为38％和39％(非专利文献2)，而在鱼腥藻、集胞藻等蓝藻油脂中几乎不积累甘油三酯。以低甘油三酯生物油为原料的工艺中生物柴油的产率低，并且需要更复杂的除杂工艺流程以纯化生物柴油产品，增高生产成本和环境风险。因此，提供一种甘油三酯含量更高的微藻生物油原料对降低微藻生物液体燃料的生产成本相当重要。

现有技术中用于生产生物油或生物燃料的微藻大多数是单细胞或几个细胞的群体，很少有利用丝状藻生产生物油脂的记载，其主要原因是多数研究者认为单细胞藻类易于培养。但事实上是单细胞藻类因为细胞个体小而具有以下缺点：a)难于收获或分离；b)易被轮虫、纤毛虫等虫害摄食而减产，因此其规模化生产受限制。

丝状藻，主要是绿藻门、蓝藻门、硅藻门、黄藻门中的丝状藻属，其藻丝大多数由几百到几千个细胞形成单列或具分枝的形态，其群体大小可以达到毫米或厘米级。黄丝藻是一类丝状黄藻，自然生长于池塘、溪流等水体中。关于黄丝藻的研究记载极少，一般认为其油脂产量低、生长慢。比如Mercer等发现培养14天的同形黄丝藻油脂产量为36.8mg/L，油脂产率仅为2.63mg/L/天[非专利文献4]。

近年来，新的培养技术的发展，尤其是新的贴壁生产技术[专利文献5]，使丝状藻的规模化培养成为可能。与单细胞藻培养相比，丝状藻有其明显的优势。

考虑到单细胞藻在工业应用中的缺陷和新技术的发现对丝状藻生产的促进，我们设计了生产高油脂含量黄丝藻的培养工艺和加工黄丝藻生产生物油的工艺。利用本发明的培养方法，可使黄丝藻的生物质产率最高为65g/m²/天，油脂含量最高为62％(质量分数)，生物油产率达到24.5～25.9g/m²/天。

此外，生产成本高、油脂产量低是制约微藻生物液体燃料产业化的瓶颈问题。通过经济化、简化生产工艺是降低生产成本的主要方式；通过筛选适宜规模化生产的藻种并优化其培养工艺也能够显著提高藻类生物油的产率。另外，发现并实施联产微藻高附加值产品也能够大大降低整个产业链的成本。

现有技术文献：

非专利文献1：Khasanova，V.M.；Gusakova，S.D.；Taubaev，T.T.，Composition of the neutral lipids of Chlorella vulgaris.Chem.Nat.Compd.1978，14(1)：37-40

非专利文献2：Vanitha，A.；Narayan，M.S.；Murthy，K.N.C.；Ravishankar，G.A.，Comparative study of lipid composition of two halotolerant alga，Dunaliella bardawil and Dunaliella salina.Int.J.Food Sci.Nutr.2007，58(5)：373-382.