[發明專利]一種微藻封閉式兼養培養法及其培養系統

有效

• 申請號: 201410254108.3
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103981083A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 劉晃;吳凡
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及微藻培養技術，具體涉及一種微藻封閉式兼養培養法及其培養系統。

背景技術

微藻(microalgae)是一大類微觀的以個體、鏈狀或群體形式存在的單細胞藻類，大小從幾微米到幾百微米不等。微藻種類繁多，據估計大約有200000-800000種，其中已有記錄的有35000多種。微藻分為自養微藻、異養微藻和兼養微藻。自20世紀60年代起，日本首先開始進行商業化大規模微藻養殖以來，至今人們已經能夠在保健食品、醫藥原料、美容、飼料等多種領域實現微藻商業化生產。

微藻規模化自養養殖主要采用兩種方式：開放式微藻養殖系統和封閉式微藻養殖系統。開放式養殖系統就是室外利用自然陽光進行微藻養殖，具有擴大規模比較容易、成本較低等優點。但是開放式養殖系統容易受外界環境的影響，如光照強度、光照時間、溫度和天氣；也容易受到其他藻種、細菌及致病微生物的污染。封閉式微藻養殖系統是指利用培養基在密閉的容器內進行微藻養殖。封閉式微藻養殖系統可分為發酵罐、培養袋、平板型光生化反應器和管型光生化反應器；微藻規模化異養養殖是利用工業發酵方法異養培養微藻，可以節省空間，提高產量，避免雜藻和細菌的污染，且培養條件容易控制，是微藻大規模產業化生產的發展趨勢。部分產油藻類可以通過代謝調控使其培養方式由自養轉為異養，由于不依賴光照，也不消耗CO₂，可以利用普通的發酵罐裝置進行培養，但在培養過程中要嚴格保持無菌狀態。

微藻兼養培養能利用有機物、碳源，同時進行光合作用。微藻兼養培養過程中，光合自養和化能異養是同步且相對獨立的過程。光照對兩條代謝途徑都有影響，但影響程度不同。

可利用微藻是指那些已經工廠化生產或應用前景、能用生物技術大量培養的種類，其細胞內所含的某種或某些成分能被人們利用。目前，可利用微藻有螺旋藻、小球藻、杜氏藻、紅球藻等幾類藻體。其中，小球藻的油脂含量高，可作為再生能源制備的原料。小球藻可利用在太陽能和有機能進行快速生長和積累油脂。Li?Tingting等(2013)研究結果表明：采用不同培養方式，進行小球藻的生物量和脂質生產實驗。在兼養條件下，可以獲得相比單獨光自養或單獨異養，更好的生長性能，小球藻脂質含量也大幅度增加。

目前，小球藻大規模商業化養殖主要是在光生物反應器中進行，其占地面積大、生產周期長、生長密度較低等，變相增加了生產成本，限制了大規模小球藻養殖發展。尋找一種高密度、低成本的小球藻養殖方法，對推動小球藻養殖產業化發展極為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種微藻封閉式兼養培養法，采用封閉式連續培養方式，在培養過程中，以恒定的速度放出部分新鮮藻液進行加工提純，另一部分作為藻種進行回流培養，同時補充相應的培養基和無菌水使之實現微藻的封閉式連續培養，提高微藻的產率。

本發明的另一個目的是提供一種微藻封閉式兼養培養系統，該系統占地面積少、結構簡單、成本低。

為了實現以上技術效果，本發明是通過如下步驟實現：

一種微藻封閉式兼養培養系統，其特征在于：該培養系統為補料器、光反應器、收獲分離器及回流泵通過管路依次連接；

所述補料器的端面上設有培養基加料口、無菌水加料口、初始藻種加料口及循環藻種加料口，該補料器的出口和光反應器的進口連接；

所述光反應器的出口與收獲分離器的進口相連接；

所述收獲分離器設有藻液收集口和藻種排放口，該藻種排放口與所述回流泵連接，回流泵的出口和補料器上的循環藻種加料口相通。優選的，所述光反應器為管道式或平板式光反應器；所述收獲分離器為離心或氣浮式分離器。

上述微藻封閉式兼養培養法，其步驟包括：

A、將培養基、無菌水和初始微藻藻種分別從培養基加料口、無菌水加料口和初始藻種加料口處加入至補料器內形成培養混合液，然后輸送至光反應器中恒速流動培養7-10天，光照強度為40-100μmol?m^-2s^-1，培養溫度為25-37℃，藻液在光反應器中的流速為0.2-0.6m/s。所述初始微藻藻種的濃度為50-100mg/L。優選的，藻液在光反應器中的流速為0.3m/s。