[发明专利]一种提高微藻生产油脂的方法

说明书

本发明涉及一种提高微藻生产油脂的方法，首先将微藻培养基与凯氏拟小球藻FSH‑Y3或/和斜生栅藻FSH‑Y2种子液加入到光反应器中，调节pH为10～12，持续光照强度为8000‑20000Lux，并通入CO₂含量为1v%～5v%的气体培养一定时间；然后接入单针藻SHJ‑02或/和栅藻HCS‑02种子液，并通入CO₂含量为5v%～45v%的气体，控制pH值为8～10，光照强度降至1000～5000Lux，改为光暗交替反应，光暗周期为0.5～5s，光暗时间比为1:1～5，培养至稳定期，收获微藻细胞。本发明能够提高微藻培养体系对高浓度CO₂的耐受性和溶解性，提高了生物量和油脂含量。

技术领域

本发明属于生物技术和生物能源领域，具体涉及一种提高微藻生产油脂的方法。

背景技术

由于化石能源的日趋减少和使用化石能源造成温室效应的增加，越来越多的科研工作者把目光集中到可再生能源的开发和利用上。生物质能作为地球上最重要的可再生能源，它包括林业生物质、农作物、水生植物、农业废弃物等。在诸多的生物质能源中，微藻是重要的可再生资源。它们具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物量产量高等特点。其细胞中含独特的初级或次级代谢产物，化学成分复杂。微藻的太阳能转化效率可达到3.5%，是生产药品、精细化工品和新型燃料的潜在资源，从微藻中得到的脂肪酸可转化成脂肪酸甲脂，即生物柴油。

随着世界经济的发展，大量的化石能源的使用和消耗，导致能源的短缺和环境的日益恶化，特别是CO₂的急剧增加引起的温室效应越来越严重。微藻的生长周期短、光合效率高，CO₂固定效率高，一定条件下可达陆生植物的10 倍以上，不仅可以减少CO₂排放，同时也降低了培养成本；除CO₂外，废气中的一些SOx、NOx 等成分也随着微藻的代谢被净化处理，有效减少有害气体排放。因此，利用微藻油脂作为原料生产的生物柴油是目前最有可能满足世界运输所需燃料的可再生能源。

目前对于小球藻、栅藻等产油微藻研究的较多。CN102229889A公开了一株小球藻藻株Chlorella sp. MRA-1，MRA-1的生长可适应多种培养基、温度、氮源浓度、CO₂浓度条件，在低氮条件下的油脂含量和产率高，其应用领域包括CO₂的固定，废水的净化，油脂、蛋白质、色素、淀粉、多糖、核酸等生物质的生产。但在实际应用中，当CO₂的浓度高于5%时，大多数微藻的生长将受到抑制。而且，二氧化碳的溶解性与溶液的酸碱性有一定的关系，二氧化碳在碱性溶液中溶解度显著升高，而大多数微藻并不具有耐受高pH值能力，因此限制了二氧化碳的溶解性，影响藻株对二氧化碳的固定效率。

光照强度是微藻培养中影响其生长和生化组分变化的重要元素之一。光照强度与海洋浮游植物脂肪酸含量之间的关系因种而异，但大部分种类在低光照强度时具有最高水平的EPA，而DHA则通常随光照强度降低而减少。对小新月菱形藻和球等鞭金藻的研究发现，低光照条件下两种微藻的脂肪含量多而高光照条件下则相反，在对其他饵料微藻的研究中也得到了相似的结果。也有实验表明，增加光照强度能够促进脂肪酸含量的增加，如小球藻和眼虫藻中多不饱和脂肪酸含量都会随光照强度增强而增加。然而更多的研究显示，生长在高光照强度下的微藻，其不饱和脂肪酸的比例降低。已知PUFAs主要存在于极性脂(磷脂和甘油脂)中，磷脂的含量相对稳定，甘油酯的相对数量与细胞的光合活力密切相关。低光照强度下，为了增加光吸收和光的利用效率，膜脂及光和色素的合成速率维持在较高水平。而当光照强度超过饱和光照强度时细胞内参与光和作用的细胞器含量减少，光的吸收能力和利用效率随之下降，膜脂合成速率较低，因而PUFAs含量减少。