CN101363005A - 一种微细藻类和光合细菌共同培养的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微细藻类和光合细菌共同培养的方法，属于生物技术领域。其特征在于：采用透光的玻璃或塑料器皿作为容器，采用自来水配制液体培养基，液体培养基组成为，MgSO47H2O 0.2－1.0g/L，NaHCO3 1.0－3.0g/L，CaCl2 0.01－0.02g/L，NH4Cl 1.0－3.0g/L，KH2PO4 1.0－2.0g/L，NaCl 1.0－5.0g/L，酵母膏0.2－1.0g/L，乙酸钠2.0－5.0g/L，微量元素液1.0ml/L。将微细藻类和光合细菌接种后，在平均温度大于20℃和太阳光照射下进行共同培养，5天后可以获得高细胞浓度的微细藻类和光合细菌，比单独培养获得微细藻类或光合细菌生物量分别提高了65％或100％，实现了高效共同培养生产微细藻类和光合细菌的目的，培养获得的藻菌培养物可以作为水产养殖的水质净化剂和饲料添加剂进行应用。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别是提供了一种微细藻类和光合细菌共培养的方法。
背景技术
微细藻类属于低等植物，是简单的光合作用有机体。小球藻为绿藻门(Chlorphyta)小球藻属(Chlorella)的单细胞绿藻，大约有10种，我国常见的小球藻种有椭圆小球藻、普通小球藻和蛋白核小球藻等。小球藻富含蛋白质、不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、叶黄素、虾青素和多种维生素，具有极高的营养价值和提高免疫力的功能。另外，小球藻中的小球藻生长因子(Chlorella Growth Factor)既具有诱发干扰素激活免疫细胞的功能，又具有促进机体对有害物质的解毒和排泄的作用，且可以促进啤酒酵母的生长。目前，小球藻不仅在光合作用机理、跨膜转运机理等研究方面是一种良好的模式生物，而且在污水处理，保健食品、水产养殖饵料和畜牧饲料添加剂等方面被广泛应用。小球藻的规模培养主要有四种方式：开放式池塘培养、封闭式池塘培养、封闭式光照反应器和无光照异养发酵培养。
光合细菌(Photosynthetic Bacteria)是一大类能在厌氧光照条件下进行不产氧光合作用的原核生物的总称，属于革兰阴性菌，分为红螺菌科(Rhodospirillaceae)、着色菌科(Chromatiaceae)、绿菌科(Chlorobiaceae)和绿色丝状菌科(Chloroflexaceae)4个科，菌细胞主要分为杆状和球形2种不同形态，是地球生命起源的先锋物种之一，其中红假单胞菌(Rhodopseudomonas)和紫色无硫菌(Rhodospirillaceae)是产业化生产较多的光合细菌菌种。光合细菌的蛋白质含量高达60％以上，同时富含可以作为细胞代谢激活剂和天然抗氧化剂的辅酶Q10(泛醌)及具有抗癌作用的类胡萝卜素，具有重要的营养和药用价值。光合细菌在作为畜禽饲料添加剂促进动物生长、处理高浓度有机废水、水产养殖水质净化和农业高效活性菌肥等方面都发挥了越来越重要的作用。目前，光合细菌主要有动态和静置2种培养方式，培养装置有开放和密闭2种类型。国外有采用透光的密闭式光生物反应器动态连续培养光合细菌的报道，但在国内多采用玻璃缸和塑料桶在光照下静置密闭培养。动态密闭培养在透光的反应器内进行，一般通过泵使光合细菌液体培养物流过螺旋透光的玻璃管以保证培养物能够得到充分的光照。
虽然在光合细菌或微细藻类方面都有大量培养研究的报道，但是在如何利用光合细菌和微细藻类的各自生理生态特点，实现二者在同一培养基及理化条件下都能够快速生长并达到较高的生物量方面却未见研究报道。微细藻类和光合细菌共培养，在生产上可充分利用空间和资源，在应用上可实现菌藻优势互补，因此在规模化生产藻菌方面具有非常重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微细藻类和光合细菌共同培养的方法，采用研制的培养基进行培养，可以同时培养产生出高细胞浓度微细藻类和光合细菌的藻菌培养物。
本发明采用透光的玻璃或塑料器皿作为容器，采用自来水配制液体培养基，液体培养基组成为(g/L)：MgSO47H2O 0.2-1.0，NaHCO3 1.0-3.0，CaCl2 0.01-0.02，NH4Cl1.0-3.0，KH2PO4 1.0-2.0，NaCl 1.0-5.0，酵母膏0.2-1.0，乙酸钠2.0-5.0，微量元素液1.0ml/L。将培养好的微细藻类和光合细菌进行接种，然后在平均温度大于20℃和自然太阳光照射下进行共同培养，5天后可以获得高细胞浓度的微细藻类和光合细菌，
微量元素液包括(mg/L)：FeCl3 6H2O 5.0，CuSO4 5H2O 0.05，H3BO3 1.0，MnCl24H2O 0.5，ZnSO4 7H2O 1.0，CoCl2 6H2O 0.5。
本发明所培养的光合细菌和微细藻类都属于光合微生物，虽然它们进行光合作用的代谢途径和机理不同，但在共同培养条件下可以对培养基的高效利用产生协同作用。如光合细菌在好氧和厌氧不同条件下有多种代谢途径，对有机物代谢的产物二氧化碳可以被微细藻类利用，同时微细藻类通过光合作用产生的氧气可以有助于光合细菌通过好氧方式利用有机物。因此，微细藻类与光合细菌共同培养不仅能够使培养基的成分得到充分利用，而且各自本身所具有的生理生态特点也可以使二者同时受益，促进共同生长。
本发明的优点在于：在共同培养条件下能够使微细藻类和光合细菌同时持续快速生长，且最终获得较高的生物量，实现了产业化生产出高细胞浓度的藻菌培养物，可以作为水产养殖饵料和畜牧饲料添加剂等进行应用。
附图说明
图1是本发明实施例1中所配制的培养基条件下，单独培养椭圆小球藻或沼泽红假单胞菌以细胞干重浓度为指标的生长曲线。其中，横坐标为时间，单位：天；纵坐标为细胞干重浓度。
由图1显示，在初始细胞干重浓度各为0.15g/L(椭圆小球藻细胞浓度为8.0×106/ml或沼泽红假单胞菌细胞浓度为6.0×107/ml)时，培养5天时间内椭圆小球藻或沼泽红假单胞菌的细胞干重浓度均一直呈现上升趋势，培养第5天分别获得椭圆小球藻细胞干重浓度为2.0g/L(椭圆小球藻细胞浓度为1.1×108/ml)或沼泽红假单胞菌细胞干重浓度1.65g/L(沼泽红假单胞菌细胞浓度为75.0×108/ml)。
图2是本发明实施例1中所配制的培养基条件下，共同培养椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌以细胞干重浓度为指标的生长曲线。其中，横坐标为时间，单位：天；纵坐标为细胞干重浓度。
由图2显示：在初始细胞干重浓度都为0.15g/L下，培养过程中椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌的细胞干重浓度均一直呈现上升趋势，在培养第5天获得椭圆小球藻细胞干重浓度为1.8g/L，对应的藻细胞浓度为1.0×108/ml；沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为1.5g/L，对应的沼泽红假单胞菌细胞浓度为62.5×108/ml；藻菌总细胞干重浓度为3.3g/L，远大于单独培养椭圆小球藻或光合细菌获得的细胞干重浓度2.0g/L或1.65g/L(图1)，分别提高了65％或100％的培养生物量。因此采用藻菌共培养的方法，既获得了非常高的光合细菌细胞浓度，同时也获得了大量的藻类生物量，在微细藻类和光合细菌混合培养的产业化生产方面具有非常重要的应用价值与前景。
图3是本发明实施例2中所配制的培养基条件下，共同培养椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌以细胞干重浓度为指标的生长曲线。其中，横坐标为时间，单位：天；纵坐标为细胞干重浓度。
由图3显示：在初始细胞干重浓度都为0.15g/L下，培养过程中椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌的细胞干重浓度均一直呈现上升趋势，在培养第5天获得椭圆小球藻细胞干重浓度为0.8g/L，对应的藻细胞浓度为0.4×108/ml；沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为0.7g/L，对应的沼泽红假单胞菌细胞浓度为29.2×108/ml；藻菌总细胞干重浓度仅为1.5g/L，明显比采用研制的培养基各组成成分平均值实施例1条件下获得的藻菌总细胞干重浓度3.3g/L低(图2)。
图4是本发明实施例3中所配制的培养基条件下，共同培养椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌以细胞干重浓度为指标的生长曲线。其中，横坐标为时间，单位：天；纵坐标为细胞干重浓度。
由图4显示：在初始细胞干重浓度都为0.15g/L下，培养过程中椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌的细胞干重浓度均一直呈现上升趋势，在培养第5天获得椭圆小球藻细胞干重浓度为2.2g/L，对应的藻细胞浓度为1.2×108/ml；沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为1.8g/L，对应的沼泽红假单胞菌细胞浓度为75.0×108/ml；藻菌总细胞干重浓度为4.0g/L。虽然比采用研制的培养基各组成成分平均值实施例1条件下获得的藻菌总细胞干重浓度3.3g/L高(图2)，但提高的幅度仅为21.2％。
具体实施方式
首先采用体积为5升的玻璃瓶，采用自来水按照培养基各组成成分平均值配制4.5升液体培养基。实施例1采用的培养基组成为(g/L)：MgSO4 0.6，NaHCO3 2.0，CaCl2 0.015，NH4Cl 2.0，KH2PO4 1.5，NaCl 3.0，酵母膏0.6，乙酸钠3.5，微量元素液1.0ml/L。实施例2采用的培养基组成为(g/L)：MgSO47H2O 0.2，NaHCO3 1.0，CaCl2 0.01，NH4Cl 1.0，KH2PO4 1.0，NaCl 1.0，酵母膏0.2，乙酸钠2.0，微量元素液1.0ml/L。实施例3采用的培养基组成为(g/L)：MgSO47H2O 1.0，NaHCO3 3.0，CaCl2 0.02，NH4Cl 3.0，KH2PO4 2.0，NaCl 5.0，酵母膏1.0，乙酸钠5.0，微量元素液1.0ml/L。微量元素液包括(mg/L)：FeCl3 6H2O 5.0，CuSO4 5H2O 0.05，H3BO31.0，MnCl2 4H2O 0.5，ZnSO4 7H2O 1.0，CoCl2 6H2O 0.5。将培养好的椭圆小球藻和沼泽红假单胞菌种子进行接种，在平均温度大于20℃的自然太阳光照条件下进行连续培养5天，实施例1获得了椭圆小球藻细胞干重浓度为1.8g/L，沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为1.5g/L，藻菌总细胞干重浓度为3.3g/L，远大于单独培养椭圆小球藻或光合细菌获得的细胞干重浓度2.0g/L或1.65g/L(图1)，分别提高了65％或100％的培养生物量。实施例1高细胞浓度的沼泽红假单胞菌和椭圆小球藻(图2)，比单独培养椭圆小球藻或沼泽红假单胞菌获得的生物量(图1)分别提高了65％或100％。实施例2在培养基各组成成分低限条件下，经5天培养获得椭圆小球藻细胞干重浓度为0.8g/L，沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为0.7g/L，藻菌总细胞干重浓度仅为1.5g/L。实施例3在培养基各组成成分高限条件下，经5天培养获得椭圆小球藻细胞干重浓度为2.2g/L，沼泽红假单胞菌细胞干重浓度为1.8g/L，藻菌总细胞干重浓度为4.0g/L。因此，微细藻类与光合细菌共同培养不仅能够使培养基的成分得到充分利用，而且各自本身所具有的生理生态特点也可以使二者同时受益，达到促进共同生长，具有重要的产业化生产应用价值。
Claims (2)
1、一种微细藻类和光合细菌共同培养的方法，其特征在于，本发明采用透光的玻璃或塑料器皿作为容器，采用自来水配制液体培养基，液体培养基组成为：MgSO47H2O 0.2-1.0g/L，NaHCO3 1.0-3.0g/L，CaCl20.01-0.02g/L，NH4Cl 1.0-3.0g/L，KH2PO4 1.0-2.0g/L，NaCl 1.0-5.0g/L，酵母膏0.2-1.0g/L，乙酸钠2.0-5.0g/L，微量元素液1.0ml/L，将培养好的微细藻类和光合细菌进行接种，然后在平均温度大于20℃和自然太阳光照射下进行共同培养，5天后获得高细胞浓度的微细藻类和光合细菌。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，微量元素液包括：FeCl3 6H2O 5.0mg/L，CuSO4 5H2O 0.05mg/L，H3BO3 1.0mg/L，MnCl2 4H2O 0.5mg/L，ZnSO47H2O 1.0mg/L，CoCl2 6H2O 0.5mg/L。
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