本發(fā)明涉及小球藻的培養(yǎng)技術(shù)，具體涉及一種利用秸稈半纖維素培養(yǎng)小球藻的方法。
背景技術(shù)：
生物柴油是一種綠色可再生的能源，近十幾年來受到世界各國的普遍關(guān)注。目前，生物柴油主要來源于植物和動物油脂，世界各國根據(jù)自身國情選擇合適的原料，歐盟各國以菜籽油為原料，美國、南美洲的巴西 (世界第三大生物柴油產(chǎn)地，2011年250萬噸) 和阿根廷 (世界第四大生物柴油產(chǎn)地，2011年230萬噸) 主要以大豆油為原料，東南亞國家主要利用棕櫚油生產(chǎn)生物柴油，日本則以餐廚廢油為主要原料。穩(wěn)定的油脂原料供應(yīng)是當(dāng)前國外生物柴油產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵之一，但現(xiàn)有的產(chǎn)量在第一大產(chǎn)區(qū)歐盟也僅有5%的市場份額，生物柴油的進(jìn)一步發(fā)展將消耗大量的油脂原料，這對農(nóng)業(yè)和林業(yè)的健康發(fā)展將造成巨大的壓力；特別在人口眾多、人均耕地面積稀少的中國，大豆和糧油主要依靠進(jìn)口，生物柴油的發(fā)展需在“不與民爭糧油、不與糧油爭地”的原則下積極開發(fā)非糧油原料來源。面對植物原料生產(chǎn)生物柴油的諸多問題，微藻生物柴油越來越受到各國的重視。
小球藻是一類單細(xì)胞藻類，屬于綠藻門，種類繁多，在淡水河海水中均有廣泛分布，在人工培養(yǎng)條件下也能良好生長，是第一種人工培養(yǎng)的微藻。由于小球藻分布廣、生長快，易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為生產(chǎn)生物柴油的重要原料來源。小球藻通過光合作用固定CO2為細(xì)胞生長和油脂合成提供碳源，固定CO2的速率決定了細(xì)胞生長和油脂合成的速率。為了提高藻細(xì)胞的生長速率和合成油脂的速率，很多研究通過改變微藻培養(yǎng)方式來達(dá)到這一目的，如利用小球藻兼性化能異養(yǎng)的生長特性，通過添加葡萄糖、木薯淀粉水解液、玉米粉水解液、甘油等有機(jī)物為碳源，促進(jìn)小球藻生長和油脂積累。不論是異養(yǎng)培養(yǎng)，還是混合營養(yǎng)培養(yǎng)，都可以減少對光的依賴，并顯著提高微藻生產(chǎn)油脂的效率，但是，以葡萄糖、甘油等有機(jī)物作為碳源也導(dǎo)致了生產(chǎn)成本的增加，因此，很多科研團(tuán)隊(duì)探索利用其它廉價碳源來降低生產(chǎn)成本，如谷氨酸生產(chǎn)廢水、干酪乳清滲透液、生物柴油工業(yè)廢甘油、市政廢水等。
木質(zhì)纖維素是自然界中儲量最多的可再生資源，占自然界生物量 (100~500億噸) 的50%；農(nóng)業(yè)廢棄物 (麥稈、稻稈、玉米稈、甘蔗渣等) 中纖維素含量30~48%，半纖維素含量20~38%，是當(dāng)前發(fā)展纖維素乙醇的重要原料。研究利用農(nóng)業(yè)廢棄物中半纖維素促進(jìn)小球藻生長的方法對節(jié)約微藻生產(chǎn)成本，發(fā)展生物柴油工業(yè)有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對小球藻光合自養(yǎng)生長慢和生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)，利用小球藻兼性化能異養(yǎng)的生長特性，本發(fā)明提供了一種利用秸稈半纖維素培養(yǎng)小球藻的方法，以纖維弧菌和小球藻構(gòu)建了一種菌藻共培養(yǎng)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，纖維弧菌以秸稈半纖維素為碳源進(jìn)行生長代謝，其代謝產(chǎn)物為小球藻的混合營養(yǎng)生長提供有機(jī)碳源。本方法大大促進(jìn)了小球藻的生長，縮短了光照培養(yǎng)的時間，降低了生產(chǎn)成本，可為微藻生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)提供大量低成本原料。
本發(fā)明提供了一種利用秸稈半纖維素培養(yǎng)小球藻的方法，該方法如下：
1）利用堿法處理秸稈提取半纖維素；
2）以纖維弧菌和小球藻構(gòu)建一種菌藻共培養(yǎng)系統(tǒng)；
3）纖維弧菌以秸稈半纖維素為碳源進(jìn)行生長代謝，代謝產(chǎn)物為小球藻的混合營養(yǎng)培養(yǎng)提供有機(jī)碳源。
進(jìn)一步地，所構(gòu)建的共培養(yǎng)系統(tǒng)是將纖維弧菌和小球藻同時接種到培養(yǎng)基中。
進(jìn)一步地，所用的纖維弧菌為Cellvibriopealriver，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC 1.14955，保藏日期為2014年12月21日。
進(jìn)一步地，所述的纖維弧菌Cellvibriopealriver產(chǎn)的木聚糖酶包括內(nèi)切β -木聚糖酶、β -木糖苷酶、α -呋喃阿拉伯糖苷酶、乙酰木聚糖酯酶和α -葡萄糖醛酸苷酶，且其木聚糖的降解產(chǎn)物不是木糖、半乳糖、葡萄糖等還原性的糖。
進(jìn)一步地，所用的小球藻為Chlorella vulgaris。
進(jìn)一步地，共培養(yǎng)系統(tǒng)是指Cellvibriopealriver和Chlorella vulgaris同時接種到培養(yǎng)基中。
進(jìn)一步地，所用培養(yǎng)基為BG11培養(yǎng)基中添加秸稈半纖維素為碳源。
進(jìn)一步地，混合營養(yǎng)培養(yǎng)方式指同時以所述代謝產(chǎn)物（Cellvibriopealriver木糖代謝產(chǎn)物）和CO2為碳源光照培養(yǎng)Chlorella vulgaris。
進(jìn)一步地，堿法處理秸稈提取半纖維素的具體步驟為：把秸稈機(jī)械粉碎后烘干，過40目篩，堿性過氧化氫法處理，離心取上清液，調(diào)節(jié)pH 5.0后蒸發(fā)濃縮，加入3倍體積工業(yè)乙醇，離心收集沉淀，干燥得到半纖維素。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果：
1、本發(fā)明利用秸稈半纖維素培養(yǎng)小球藻，生產(chǎn)成本低；
2、本發(fā)明的方法大大促進(jìn)了小球藻的生長，縮短了光照培養(yǎng)的時間，可為微藻生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)提供大量低成本原料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的說明；下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例一：
BG11培養(yǎng)基中添加1g/L的秸稈半纖維素為菌藻共培養(yǎng)培養(yǎng)基，按5%（v/v）的接種量分別接種纖維弧菌Cellvibriopealriver和Chlorella vulgaris FACHB-8（購買自武漢中國科學(xué)院野生生物種質(zhì)庫——淡水藻種庫）進(jìn)行共培養(yǎng)；對照組分別以① BG11和② BG11+1g/L秸稈半纖維素培養(yǎng)基培養(yǎng)C. vulgaris FACHB-8。培養(yǎng)過程中每天觀察藻生長情況，培養(yǎng)2d后，實(shí)驗(yàn)組比對照組的培養(yǎng)液更綠，對照組①中微藻Chl a為0.55mg/L，對照組②中微藻Chl a為1.01mg/L，共培養(yǎng)中微藻Chl a達(dá)到3.35mg/L，是對照組①的6倍多；對比①和②的結(jié)果，秸稈半纖維素促進(jìn)了小球藻的生長，可能秸稈半纖維素純度較低，一些物質(zhì)有利于藻細(xì)胞的生長。綜合上述結(jié)果可知，以秸稈半纖維素為碳源，共培養(yǎng)大大促進(jìn)了C. vulgaris FACHB-8的生長。
實(shí)施例二：
BG11培養(yǎng)基中添加5g/L的秸稈半纖維素為菌藻共培養(yǎng)培養(yǎng)基，按1%（v/v）的接種量分別接種纖維弧菌Cellvibriopealriver和Chlorella vulgaris FACHB-8進(jìn)行共培養(yǎng)；對照組分別以① BG11和② BG11+5g/L秸稈半纖維素培養(yǎng)基培養(yǎng)C. vulgaris FACHB-8。培養(yǎng)過程中每天觀察藻生長情況和測定藻微藻Chl a含量，培養(yǎng)2d后，共培養(yǎng)中微藻Chl a達(dá)到2.34mg/L，是對照組①的3倍多；對比①和②的結(jié)果，秸稈半纖維素促進(jìn)了小球藻的生長。
實(shí)施例三：
BG11培養(yǎng)基中添加5g/L的秸稈半纖維素為菌藻共培養(yǎng)培養(yǎng)基，按5%（v/v）的接種量分別接種纖維弧菌Cellvibriopealriver和Chlorella vulgaris FACHB-8進(jìn)行共培養(yǎng)；對照組分別以① BG11和② BG11+5g/L秸稈半纖維素培養(yǎng)基培養(yǎng)C. vulgaris FACHB-8。培養(yǎng)過程中每天觀察藻生長情況和測定藻微藻Chl a含量，培養(yǎng)2d后，共培養(yǎng)中微藻Chl a達(dá)到5.77mg/L，是對照組①的5倍多；對比①和②的結(jié)果，秸稈半纖維素促進(jìn)了小球藻的生長。