專利名稱：具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主張2008年5月22日申請的、韓國專利申請?zhí)枮榈?008-0047670號的優(yōu) 先權(quán)，含說明書的所有內(nèi)容均參照上述優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明涉及一種具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途，尤其是二氧化碳 固定率高的凸頭狀柵藻原變種微藻及其用途。
背景技術(shù)：
因產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大量消耗礦石燃料，導(dǎo)致大氣中的二氧化碳濃度增高，促成地球溫暖 化發(fā)生。地球溫暖化導(dǎo)致的氣候變化，其起因在于因生物圈的不均衡而使大氣中的二氧化 碳量不能通過碳素循環(huán)而得到一定的維持，這種狀態(tài)將持續(xù)下去。漢森(Hansen)及萊比戴 衛(wèi)(Lebedeff)等報(bào)道過地球平均氣溫的上升，并通過General Circulation Model (GCM) 的預(yù)測，指出地球表面溫度將持續(xù)上升。對此國際社會簽訂了以減少溫室氣體排放為主要 內(nèi)容的國際協(xié)議，韓國國內(nèi)也針對高效去除二氧化碳的多種技術(shù)展開研究。陸地上的所有植物都能夠在可見光的照射下，進(jìn)行利用光合色素，將二氧化碳和 水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的光合作用(photosynthesis)。在歐洲一些主要的發(fā)達(dá)國家，通過利用光 合作用的山林綠化來有效地去除二氧化碳，并將山林資源用于多種領(lǐng)域。但是利用陸地植 物去除二氧化碳有很多難題，這主要是因?yàn)殛懙刂参锕夂献饔玫倪^程很慢，二氧化碳的固 定率很低。對此，根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果報(bào)告，利用水中浮游生物微藻去除二氧化碳時(shí)，單位面積 的二氧化碳固定化速度可提高數(shù)倍甚至數(shù)十倍，依據(jù)這一研究結(jié)果，有關(guān)微藻培養(yǎng)及二氧 化碳過濾及固定化的研究也活躍起來。但是為了使利用微藻培養(yǎng)工程來直接固定產(chǎn)業(yè)制造排放氣體中的二氧化碳的工 程更加實(shí)用化，首先需要解決以下的問題。首先，因產(chǎn)業(yè)制造而排放的氣體中，雖然因使用 的原料不同而有所不同，但是一般LNG燃燒氣體或有煙碳素氣體中含有約10%左右的二氧 化碳。對此為了利用微藻來去除二氧化碳，微藻須可在上述的二氧化碳范圍內(nèi)存活，并提高 其二氧化碳的固定率。此外，上述排放氣體中還包含可降低微藻存活率的氧化硫(SOx)、氮 氧化物(NOx)等，微藻須對上述成分有良好的耐性，方可存活，為了產(chǎn)業(yè)實(shí)用性，還要求其 生物量豐富。為此，需要開發(fā)一種對高濃度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)具有良 好的耐性、二氧化碳固定率高、生物量豐富的微藻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)明一種微藻，其二氧化碳固定率高，同時(shí)對高濃度的二氧化 碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)具有良好的耐性，生物量豐富。為此，本發(fā)明所要解決 的第一技術(shù)問題是提供一種凸頭狀柵藻原變種微藻，其二氧化碳固定率高，保藏編號為 KCTCl1336BP。
本發(fā)明所要解決的第二技術(shù)問題是提供一種二氧化碳去除用制劑，含所選擇的、 至少一個(gè)以上的所述微藻及所述微藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群。本發(fā)明所要解決的第三技術(shù)問題是提供一種去除二氧化碳的方法，該方法利用所 選擇的、至少一個(gè)以上的所述微藻及所述微藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群來去除二氧化碳。本發(fā)明專利的申請作為慶北海洋生物產(chǎn)業(yè)研究院的技術(shù)支援項(xiàng)目進(jìn)行。本發(fā)明解決上述第一技術(shù)問題的第一技術(shù)方案如下提供一種凸頭狀柵藻原變種 微藻，所述凸頭狀柵藻原變種微藻的二氧化碳固定率高，保藏編號為KCTC11336BP。本發(fā)明解決上述第二技術(shù)問題的第二技術(shù)方案如下提供一種二氧化碳去除用制 劑，含所選擇的、至少一個(gè)以上的所述微藻及所述微藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群。本發(fā)明及決上述第三技術(shù)問題的第三技術(shù)方案如下提供一種去除二氧化碳的方 法，所述去除二氧化碳的方法利用所選擇的、至少一個(gè)以上的所述微藻及所述微藻培養(yǎng)液 及破碎液形成的種群來去除二氧化碳。接下來，就本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。本發(fā)明的凸頭狀柵藻原變種微藻于2008年5月21日向生物資源中心(位于韓國 大田市儒城區(qū)漁隱洞)提出保藏，保藏編號為KCTCl 1336BP。從形態(tài)特征來看本發(fā)明的微藻時(shí)，四個(gè)細(xì)胞形成群體，群體以直線或略微的交互 相接，細(xì)胞的中間部略鼓，兩端凹陷，其最大的特征就是各細(xì)胞的細(xì)胞壁變厚，或像針一樣 變尖的細(xì)胞末端略微鼓出，根據(jù)培養(yǎng)條件，細(xì)胞模樣變成交互的群體或變成橢圓形的單一 細(xì)胞(Komarek J. and Fott, B. , 1983. Verl. , Stuttgart, 1044pp)。從菌學(xué)特征看本發(fā)明的微藻時(shí)，屬于含有葉綠素a和b的綠藻類，是單一細(xì)胞，也 可形成群體，可吸取大氣中的太陽光能源和二氧化碳，合成糖，可進(jìn)行自給營養(yǎng)的光合作用 (Hegewald，Ε. and C. Silva，1988. Bibl. Phycol.，587pp)。本發(fā)明的微藻是淡水藻類中含有葉綠素a和b濃度最高的藻類，因所述葉綠素a 是光合作用中的光反應(yīng)中心復(fù)合物(reaction center complex)的主要成份，所述微藻可 有效地固定在光合作用中所需的二氧化碳。(參照 < 實(shí)施方式1-2 依據(jù)本發(fā)明微藻的葉 綠素a的光合作用效率的測定結(jié)果，本發(fā)明的微藻是淡水藻類中效率最高的。(參照 < 實(shí) 施方式1-3 依據(jù)本發(fā)明微藻生長率的測定結(jié)果，本發(fā)明的微藻是淡水藻類中生長率最高 的。(參照 < 實(shí)施方式1-4 依據(jù)本發(fā)明發(fā)明者的判斷，本發(fā)明的微藻在淡水藻類中，是可 最有效地固定二氧化碳，且生物量豐富的藻類。為了詳細(xì)地評價(jià)本發(fā)明微藻的固定二氧化碳的特征性，進(jìn)行二氧化碳濃縮機(jī)制 (Carbon concentrating mechanisms, CCM)實(shí)驗(yàn),制成 P_I curve 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與衣藻屬 (Chlamydomonas)微藻的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，其結(jié)果顯示本發(fā)明微藻在濃度為10%左右的二 氧化碳中也可生成存活，并可進(jìn)行有效的光合作用。本發(fā)明微藻以1日為準(zhǔn)，在每升培養(yǎng)基 中最多可去除0. 88mg的二氧化碳，即每噸培養(yǎng)基中可去除880g的二氧化碳(參照 < 實(shí)施 方式2 。觀察本發(fā)明微藻的二氧化碳固定及相關(guān)的碳酸脫水酶的蛋白質(zhì)表達(dá)變化，其結(jié)果 顯示本發(fā)明的微藻與二氧化碳的濃度無關(guān)，可表達(dá)同一程度的碳酸脫水酶。本發(fā)明的微藻 即使在高濃度的二氧化碳中，也可以有效地培養(yǎng)(參照 < 實(shí)施方式3>)。
利用光生物反應(yīng)器，大量培養(yǎng)本發(fā)明微藻，對其固定二氧化碳的特征性進(jìn)行評價(jià) 的結(jié)果顯示本發(fā)明微藻在高濃度的二氧化碳中也可固定二氧化碳，隨著二氧化碳的濃度 增高，本發(fā)明微藻的生物量也隨之增加，即使在含有氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)的氣體 中，本發(fā)明的微藻也不會受到大的影響(參照 < 實(shí)施方式4>)。由此可見，本發(fā)明微藻的二氧化碳固定率高，對于高濃度的二氧化碳、氧化硫 (SOx)、氮氧化物(NOx)具有良好的耐性，而且生物量豐富。本發(fā)明的二氧化碳去除用制劑，含所選擇的、至少一個(gè)以上的所述微藻及所述微 藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群，可有效地用于二氧化碳的去除。因本發(fā)明微藻具有卓越的二氧化碳固定性，含有本發(fā)明微藻或含有所述微藻的培 養(yǎng)液或破碎液的本發(fā)明的二氧化碳去除用制劑，也可有效地去除二氧化碳。上述本發(fā)明的二氧化碳去除用制劑可以多種形態(tài)制成，雖無限制，但最好為食品、 化妝品或飼料形態(tài)。本發(fā)明的二氧化碳去除用制劑雖不局限于此，但是最好是可含有IO6 IO8ceIlsAiL的本發(fā)明的微藻。本發(fā)明的凸頭狀柵藻原變種微藻，所述微藻培養(yǎng)液及所述微藻破碎液可用于去除 二氧化碳，可用于培養(yǎng)所述微藻，去除二氧化碳的方法。本發(fā)明微藻的二氧化碳固定性及其他活性如前所述。為了利用本發(fā)明的微藻、其培養(yǎng)液或破碎液去除二氧化碳，雖不局限于此，但在所 述微藻培養(yǎng)基中注入培養(yǎng)液和微藻，陽光照射培養(yǎng)藻并供給二氧化碳，從而可去除二氧化 碳。所述微藻培養(yǎng)基是該領(lǐng)域技術(shù)人員公知的培養(yǎng)基，但不局限于此，在微藻培養(yǎng)時(shí) 最好使用光生物培養(yǎng)基。尤其是為了培養(yǎng)本發(fā)明的微藻，適用于微藻培養(yǎng)的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件均可，但本 發(fā)明不局限于此，為了有效地去除二氧化碳，本發(fā)明的微藻最好是在BG-Il培養(yǎng)基上，接種 lX106cell/mL，在20攝氏度下，供給125μEm_2S_1的光度。另外，為了大量培養(yǎng)本發(fā)明的微 藻，并將其應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中，通常使用光生物反應(yīng)器。本發(fā)明的實(shí)施方式使用廣泛使用的 30升的光生物反應(yīng)器(Liflus GP，Biotron，韓國)(參照〈實(shí)施方式4>)。本發(fā)明的微藻 制劑可用于去除二氧化碳，也可用于去除二氧化碳的方法。本發(fā)明的微藻制劑的活性如前所述。本發(fā)明微藻的二氧化碳固定率高，對于高濃度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化 物(NOx)具有良好的耐性，而且生物量豐富；也可應(yīng)用于二氧化碳去除用微藻制劑。


圖1是本發(fā)明微藻在BGll培養(yǎng)基上培養(yǎng)的照片(A，1000倍)及在BM80%培養(yǎng)基 上培養(yǎng)的照片(B，400倍)；圖2是淡水藻類含有的葉綠素a的濃度測定及比較結(jié)果的示意圖；((1 =Anabaena variabilis (BG-11 培養(yǎng)基)，2 :Arthrospira sp. (BG-11 培養(yǎng)基)，3 :Calothrix sp. (BG-11 培養(yǎng)基)，4 :Chlorella ellipsoidea (CHU-10 培養(yǎng)基)，5 :Chlorogloeopsis sp. (BG-11 培養(yǎng)基)，6 :Coelastrum microporum(BG-11 培養(yǎng)基)，7 :Coelastrum reticulatum var. cubanum(BG-11 培養(yǎng)基)，8 Leptolyngbya sp. (BG-11 培養(yǎng)基)，9 :Monoraphidiumcontortum (CHU-10 培養(yǎng)基)，10 :Scenedesmusacutus (BG-11 培養(yǎng)基)，11 :Scenedesmus bernardii (BG-11 培養(yǎng)基)，12 :Scenedesmus obliquus (BG-11 培養(yǎng)基)，13 :Scenedesmus producto-capitatus(BG-11 培養(yǎng)基)，14 :Spirulina maxima(CHU-10 培養(yǎng)基)，15 Stigeoclonium sp. (CHU-10 培養(yǎng)基)，16 :Tetradesmus wisconsinensis (BG-11 培養(yǎng)基))；圖3是淡水藻類的光合作用效率的測定及比較結(jié)果示意圖；(1 Anabaena variabilis(BGll),2 :A.variabilis (BG11+BM3 % )，3 :Chlorogloeopsissp. (BGll) ,4 C.sp. (BG11+BM3 % ),5 :Scenedesmusbernardii(BGll), 6 :S.bernardii (BG11+BM3 % )， 7 :Senedesmusproducto_capitatus(BGll)，8 :S.producto capitatus (BG11+BM3 % )，9 : Tetradesmus wisconsinensis (BG-11), 10 :T. wisconsinensis (BG-11+BM3% ))；圖4是本發(fā)明的凸頭狀柵藻原變種微藻在二氧化碳濃度下吸收二氧化碳程度的 測定結(jié)果顯示圖；圖5圖示了為了測定本發(fā)明微藻的碳酸脫水酶的表達(dá)變化，而利用碳酸脫水酶抗 體，進(jìn)行蛋白免疫印跡的結(jié)果；(⑴=SDS-PAGE(a 0% C02,b 5% CO2, c 5% CO2),⑵利 用碳酸脫水酶抗體的結(jié)果(a:0% C02,b 5% CO2, c 5% CO2))；圖6圖示了為了測定本發(fā)明微藻的碳酸脫水酶的表達(dá)變化，利用α -碳酸脫水酶 抗體，進(jìn)行蛋白免疫印跡的結(jié)果；圖7是利用光生物反應(yīng)器培養(yǎng)本發(fā)明微藻，并測定細(xì)胞數(shù)及細(xì)胞重量的結(jié)果示意 圖。
具體實(shí)施例方式以下就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。以下實(shí)施方式只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。<參考例1>本發(fā)明中所使用的培養(yǎng)基的組成<1-1>BG-11 培養(yǎng)基配方[表 1]BG-Il培養(yǎng)基配方
權(quán)利要求
1.一種凸頭狀柵藻原變種微藻，其特征在于，所述凸頭狀柵藻原變種微藻的二氧化碳 固定率高，保藏編號為KCTC11336BP。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸頭狀柵藻原變種微藻，其特征在于，所述凸頭狀柵藻原變 種微藻對氧化硫(SOx)及氮氧化物(NOx)具有耐性。
3.—種二氧化碳去除用制劑，其特征在于，所述二氧化碳去除用制劑，含所選擇的、至 少一個(gè)以上的權(quán)利要求1中的所述微藻或所述微藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化碳去除用制劑，其特征在于，所述二氧化碳吸收用制 劑是食品、化妝品或飼料。
5.一種去除二氧化碳的方法，其特征在于，所述去除二氧化碳的方法利用所選擇的、至 少一個(gè)以上的權(quán)利要求1中的所述微藻及所述微藻培養(yǎng)液及破碎液形成的種群來去除二 氧化碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除二氧化碳的方法，其特征在于，在微藻培養(yǎng)基注入培養(yǎng) 液及微藻，向培養(yǎng)藻照射光并供給二氧化碳，以此去除二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高效去除二氧化碳特征性的微藻及其用途，尤其是二氧化碳固定率高的凸頭狀柵藻原變種微藻及其用途；本發(fā)明微藻的二氧化碳固定率高，同時(shí)對高濃度的二氧化碳、氧化硫(SOx)、氮氧化物(NOx)也具有良好的耐性，其生物量豐富，可有效地用于去除二氧化碳的微藻制劑。
文檔編號C12N1/12GK102083957SQ200980118334
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者李哲均, 金美京, 陳彥先, 韓明洙 申請人:伊科菲科技術(shù)有限公司