《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》是陳意民於2013年10月1日申請的專利，該專利的申請號為2013104634355，公布號為CN103484372A，授權公布日為2014年1月1日，發明人是陳意民。
《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》公開了藻類生物培養技術領域中的一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法。該發明通過對擬微綠球藻Nannochloropsis salina採用富營養和貧營養二階段式培養的方法，首先將微藻培養在富營養培養基中至對數生長期，然後濃縮收集微藻並接種到不含磷或者不含微量元素的貧營養基中繼續培養。該發明無需添加額外的營養降低了成本，且大大促進了微藻的生物質產量，細胞油脂含量和最終油脂產量，克服了傳統的缺氮培養只增加細胞油脂含量，但最終油脂產量仍然很低的缺點。在缺磷條件下，微藻的油脂含量達到了46%，生物質和油脂產量分別提高了30%和117%。在缺微量元素條件下，微藻的油脂含量達到了40%，生物質和油脂產量分別提高了65%和133%。
2018年12月20日，《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法
- 公布號：CN103484372A
- 授權日：2014年1月1日
- 申請號：2013104634355
- 申請日：2013年10月1日
- 申請人：陳意民
- 地址：福建省泉州市南安市洪瀨鎮新僑路第一教師新村五巷8號
- 發明人：陳意民
- Int.Cl.：C12N1/12(2006.01)I、C12R1/89(2006.01)N
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
傳統化石燃料的不斷消耗以及人類對能源需求的不斷增長，導致了日益嚴重的能源危機。有研究表明，從2005年算起世界上煤、石油和天然氣將大約在107年、35年和37年後耗竭。尋求一種環保的、可再生能源成為了世界各國亟需解決的一大問題。利用微藻生產生物柴油提供了一個具有巨大潛力的解決方法。微藻與其他生物對比，因其生長速度快、占地面積小、培養方式簡單，並且部分藻類含有很高的油脂成分而越來越受到廣泛的關注。利用微藻生產生物柴油被認為是當前唯一能夠取代傳統交通運輸燃料的一種生物能源。因此，為了提高油脂產量和降低成本，當前正常的培養條件和培養工藝需要得到進一步的最佳化和改良。
正常生長條件下的微藻生長速度相對比較快，但是油脂含量卻比較低。在某種特殊的條件壓力下，微藻往往能夠富集大量的油脂。比如，2008年《Bioresource technology》期刊上的一篇報導（99卷，11期，4717-4722頁）發現，高濃度的鐵離子能夠誘發微藻Chlorella vulgaris產生高含量的油脂。然而這種方法需要增加培養液中鐵離子的濃度，不僅增加了成本而且還會造成水體的污染。缺氮培養是當前比較常見的一種油脂富集方法，但是在這種條件下微藻的生長速度被大大地抑制了，導致最終的油脂產量並沒有得到明顯地提高。中國專利“用兼養和富氮-缺氮兩階段培養策略提高產油微藻生物量和油脂積累的方法”（專利號201110192159.4）提出在微藻Scenedesmus dimorphus缺氮階段同時加入5.4克/升葡萄糖，提高了微藻生物質產量和油脂含量（達到29.62%）。儘管如此，這種方法只適合於能夠兼行生長的微藻，且高濃度葡萄糖的加入增加了成本。因此，如何設計或者尋找一種低成本的、既能提高油脂含量又對生長速度影響很小的培養方法成為當前利用微藻生產生物柴油的一大問題。
發明內容
專利目的
《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》提供了一種同時提高微藻生物質和油脂產量的培養方法，通過先富營養後貧營養的二階段式培養，提高微藻生物量和總油脂產量。
技術方案
《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》的技術方案：首先，將微藻接種到正常富含營養的培養基中，培養至對數生長期。接著，將藻液濃縮，然後接種到不含微量元素的貧營養培養基中繼續培養。在第二階段的貧營養培養基中不含Na2EDTA，FeCl3·6H2O，MnCl2·4H2O，CoCl2·6H2O，CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O，Na2MoO4·2H2O中的所有微量元素。
有益效果
《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》採用先富營養後貧營養的二階段式培養方法，無需添加額外的營養降低了成本，且大大促進了微藻的生物質產量，細胞油脂含量和最終油脂產量。克服了傳統的缺氮培養只增加細胞油脂含量，但最終油脂產量仍然很低的缺點。在缺微量元素條件下，微藻的油脂含量達到了40%，生物質和油脂產量分別提高了65%和133%。
附圖說明
圖1為《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》的工藝流程示意圖。
圖2為《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》的實施例中不同營養條件下微擬球藻（N.salina）的生長曲線。
圖3為《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》的實施例中不同營養條件下微擬球藻（N.salina）的油脂含量。
圖4為《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》的實施例中不同營養條件下微擬球藻（N.salina）的油脂產量。
技術領域
《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》涉及藻類生物的培養技術，特別涉及一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法。
權利要求
1.一種提高鹽生微擬球藻（Nannochloropsis salina）生物質和油脂產量的培養方法，其特徵在於對微藻進行先後二段式培養，即先富營養培養後貧營養培養，所述方法包括：（1）將微藻接種到正常富含營養的培養基中，培養至對數生長期；（2）接著，將藻液濃縮，然後接種到不含微量元素的貧營養培養基中繼續培養。
2.根據權利要求1所述的培養方法，其中所述的正常富含營養的培養基，其特徵在於每升培養基含有：33.6克人造海鹽，0.075克NaNO3，0.00565克NaH2PO4·2H2O，1毫升微量元素和1毫升維生素；其中，每升微量元素含有：4.16克Na2EDTA，3.15克FeCl3·6H2O，0.18克MnCl2·4H2O，10毫克CoCl2·6H2O，10毫克CuSO4·5H2O，22毫克ZnSO4·7H2O，6毫克Na2MoO4·2H2O；每升維生素含有：100毫克維生素B1，0.5毫克維生素B12和0.5毫克維生素H。
3.根據權利要求2所述的培養方法，其中所述的不含微量元素指的是不含培養基中的微量元素部分，即不含Na2EDTA，FeCl3·6H2O，MnCl2·4H2O，CoCl2·6H2O，CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O，Na2MoO4·2H2O中的所有微量元素。
實施方式
- 實施例1
該實施例提高微擬球藻（Nannochloropsis salina）生物質和油脂產量的培養方法具體步驟如下（工藝流程圖參見圖1）：
1.微藻的富營養培養：將微擬球藻N.salina接種到正常富含營養的f/2培養基中，初始pH為8，溫度24±2oC，光照79.29µmolm-2s-1，通氣培養至對數生長期。富含營養的f/2培養基，每升含有：33.6克人造海鹽，0.075克NaNO3，0.00565克NaH2PO4·2H2O，1毫升微量元素（T）和1毫升維生素。其中，每升微量元素T含有：4.16克Na2EDTA，3.15克FeCl3·6H2O，0.18克MnCl2·4H2O，10毫克CoCl2·6H2O，10毫克CuSO4·5H2O，22毫克ZnSO4·7H2O，6毫克Na2MoO4·2H2O。每升維生素含有：100毫克維生素B1，0.5毫克維生素B12 and 0.5毫克維生素H。
2.微藻的收集濃縮：待微擬球藻N.salina培養至對數生長期後，將藻液中速離心濃縮。
3.微藻的貧營養培養：將濃縮後的微藻接種到貧營養的f/2培養基中，繼續培養3天。採用三種不同的貧營養培養基進行對比，分別不含硝酸鹽（缺氮）、不含磷酸鹽（缺磷）或者不含微量元素T（缺微量元素），其餘組份與正常富營養f/2培養基相同。
結果表明，在貧營養培養階段時，與原始微藻培養相比，缺氮的微藻生長曲線相似，缺磷的生物質僅提高了30%，而缺微量元素的微藻生物質卻有非常大的提高（提高了65%，參見圖2）。在細胞乾物質油脂含量方面，缺氮、缺磷和缺微量元素的微藻分別達到了38%，46%和40%（圖3）。在最終油脂產量方面，與原始微藻培養相比，缺氮、缺磷和缺微量元素的微藻分別提高了42%，117%和133%（圖4）。因此，該實例進一步證實了缺氮的貧營養培養並沒有顯著提高微藻的油脂產量。儘管缺磷的油脂含量最高（達到了46%），但是由於生物質含量僅提高30%，所以總的油脂產量仍然低於缺微量元素。相比之下，缺微量元素的微藻卻有明顯的優勢，其生物質和總油脂產量在所有條件中都是最高的，比原始微藻的生物質和油脂產量分別提高了65%和133%。因此，先富營養後缺微量元素的培養方式既能夠大幅度提高生物質產量，又能保證較高的細胞油脂含量，從而提高了總的油脂產量。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種提高微藻生物質和油脂產量的培養方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
