一种促进微藻CO2固定的方法

本发明属于微生物固碳，更具体地说，涉及一种促进微藻co2固定的方法。

背景技术：

1、自1750年起，大气中的温室气体，尤其是二氧化碳不断增加，导致全球气温急剧上升。随着地球温度的持续上升，全球气候正在发生变化，海平面上升、冰川融化等变化导致极端事件更加普遍，生物群数量和分布变化显著，灭绝物种数量增加。排放至大气中的co2可能会保留50至200年之久，导致温室气体积累的效应是长期的。ipcc第六次评估报告称对于任一未来全球温升水平，许多气候相关风险都高于第五次评估报告的评估，所预估的长期影响也比当前所观测到的高很多倍。因此，规范和减少co2等温室气体的排放及对其固定化已迫在眉睫。

2、目前，常见的固碳技术有：物理密封固碳技术、化学固碳技术、生物固碳技术等。其中，物理密封固碳技术主要用于高体积分数co2的收集和浓缩，但成本较高且需要适宜的地质环境和空间，所以实际利用中受到一定的限制。化学固碳技术相对安全，具有永久性，但药剂用量大且费用较高。其中，生物固碳技术具有环境友好、可持续发展等优点，是目前最好的固碳方式之一。微藻作为重要的生物光合固碳微生物，是生物圈初级生产力的主要来源，贡献了全球范围内50％以上的生物固碳，同时还参与全球氮、氧、磷等多种物质循环。微藻光合效率高、营养需求低、生长快、培养周期短，并且富含蛋白质、脂质、多糖等丰富的高附加产值化合物。因此，微藻在固碳减排方面备受关注。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、针对现有微藻固碳效率有待进一步提升的问题，本发明提供一种促进微藻co2固定的方法。

3、2.技术方案

4、本发明从中国科学院水生生物研究所采购了7种不同的微藻，分别为小球藻(chlorella sp.，fachb-5)、斜生四链藻(tetradesmusobliquus，fachb-12)、小球藻(chlorella sp.，fachb-31)、四尾栅藻(scenedesmus quadricauda，fachb-44)、莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtii，fachb-265)、索罗金小球藻(chlorella sorokiniana，fachb-1068)和链带藻(desmodesmus sp.，fachb-2042)，以该7种微藻为研究对象，先通过摇瓶实验得到最优试验条件，如藻种、co2浓度和微藻接种量，再向含有微藻的培养基中添加碳酸酐酶。

5、本发明进一步地，以性能优异的小球藻(chlorella sp.，fachb-5)为研究对象，通过外源投加碳酸酐酶探究小球藻在申请号为202321251010.3的实用新型申请实施例中的气升式内置led光源的平板式光生物反应器中培养时的固碳效率，并通过测定ph、细胞密度、蛋白质含量、油脂产量、光合色素浓度、碳酸酐酶活性、有机酸浓度、关键酶活性和活性氧水平以表征固碳性能及潜在的固碳机制。

6、本发明所采用的技术方案如下：

7、一种促进微藻co2固定的方法，包括向接种微藻的培养基中添加碳酸酐酶，所述碳酸酐酶的活性≥2000wau/mg蛋白。

8、优选地，所述碳酸酐酶在培养基中的最终浓度为0.5～2.0mg/l，且所述培养基中不添加其它种类的酶。

9、优选地，在优化实验条件过程中，微藻摇瓶试验在光照培养箱中进行。为了实现这一目的，选择了改性的bg11微藻生长培养基(表1)，去除na2co3，目的是为了排除碳源的影响。为确保培养基的无菌状态，使用了0.22μm的过滤器进行灭菌处理。

10、优选地，所述微藻为小球藻(chlorella sp.，fachb-5)、斜生四链藻(tetradesmusobliquus，fachb-12)、小球藻(chlorella sp.，fachb-31)、四尾栅藻(scenedesmus quadricauda，fachb-44)、莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtii，fachb-265)、索罗金小球藻(chlorella sorokiniana，fachb-1068)和链带藻(desmodesmus sp.，fachb-2042)中的一种或几种。

11、优选地，所述微藻为小球藻chlorella sp.，中国淡水资源库编号为fachb-5。所述小球藻的培养基优选为改良的bg11培养基，去除了na2co3。

12、优选地，所述小球藻在接种前进行预培养，当od670值达到1.0时接种至培养基中，所述小球藻的藻液接种量为0～5％(藻液接种体积占培养基体积的百分比)，不包含0，优选接种量为1～5％，更优选接种量为2.5％。

13、优选地，培养过程中，向所述培养基中通入一定浓度的co2，例如co2浓度为0.04～20％(体积百分比)，优选浓度为0.04％、1％、5％、20％，最优选浓度为20％；流速为3l/min。

14、优选地，所述小球藻在led光照与黑暗交替条件下培养，所述led为5000lux的白光，光照/黑暗周期为12h：12h，例如可以在申请号为202321251010.3的实用新型申请实施例中的气升式内置led光源的平板式光生物反应器中培养。

15、优选地，培养温度为30±0.5℃。

16、优选地，培养周期为7-12天。

17、3.有益效果

18、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

19、(1)本发明中采用浓度相对更低的碳酸酐酶，对微藻具有更好的co2固定和促生效果。实验发现培养第8天，2.0ca组的酶活为1.36u ml-1，微藻细胞密度相较于对照提高了26.80％。

20、0.5ca组的酶活为1.33u ml-1，微藻细胞密度相较于对照提高32.68％；

21、(2)本发明单独采用碳酸酐酶促进微藻的固碳作用，相比于采用能够分泌碳酸酐酶的微生物联合微藻固碳的研究而言，本发明的方法固碳效率显著提高；这是由于碳酸酐酶微生物还会产生多种胞外有机酸，例如常见的草酸，dl苹果酸，顺丁烯二酸，丙酮酸，l-丙氨酸，l-赖氨酸，柠檬酸，l-酒石酸，甲酸和乙酸等。然而研究发现10mm的上述有机酸均对微藻生长具有抑制作用。

技术特征：

1.一种促进微藻co2固定的方法，其特征在于，向接种微藻的培养基中添加碳酸酐酶，所述碳酸酐酶的活性≥2000wau/mg蛋白。

2.根据权利要求1所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述碳酸酐酶在培养基中的最终浓度为0.5～2.0mg/l，且所述培养基中不添加其它种类的酶。

3.根据权利要求1所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述微藻种类为小球藻(chlorella sp.，fachb-5)、斜生四链藻(tetradesmusobliquus，fachb-12)、小球藻(chlorellasp.，fachb-31)、四尾栅藻(scenedesmus quadricauda，fachb-44)、莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtii，fachb-265)、索罗金小球藻(chlorella sorokiniana，fachb-1068)和链带藻(desmodesmus sp.，fachb-2042)中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述微藻为小球藻chlorella sp.，中国淡水资源库编号为fachb-5。

5.根据权利要求4所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述小球藻的培养基为改良的bg11培养基，去除na2co3以排除碳源的影响。

6.根据权利要求5所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述小球藻在接种前进行预培养，当od670值达到0.3时接种至培养基中，所述小球藻的藻液接种量为0～5％，不包含0。

7.根据权利要求6所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，培养过程中，向所述培养基中通入浓度为0.04～20％的co2，流速为3l/min。

8.根据权利要求7所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，所述小球藻在led光照与黑暗交替条件下培养，所述led为5000lux的白光，光照/黑暗周期为12h：12h。

9.根据权利要求8所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，培养温度为30±0.5℃。

10.根据权利要求4所述的促进微藻co2固定的方法，其特征在于，培养周期为7-12天。

技术总结
本发明公开了一种促进微藻CO<subgt;2</subgt;固定的方法，属于微生物固碳技术领域。方法包括向接种微藻的培养基中添加碳酸酐酶，所述碳酸酐酶的活性≥2000WAU/mg蛋白。特别优选碳酸酐酶的浓度为0.5‑2.0mg/L，并且，所述微藻的培养液中不添加其它种类的酶。相比于采用碳酸酐酶微生物对微藻固碳的影响，本发明的方法固碳效率更高。

技术研发人员：刘云,姚丹丹,檀顶,刘洋,田坤,代威,吴凌妤,王辉
受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15