[發(fā)明專利]一種用于培養(yǎng)底棲微藻的光生物反應(yīng)器及其培養(yǎng)方法

在審

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• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104152344A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 天津愛微生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/34;C12M1/04;C12N1/12
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 張東浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及底棲微藻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于培養(yǎng)底棲微藻的光生物反應(yīng)器及其培養(yǎng)方法。

背景技術(shù)

底棲微藻種類繁多，其藻細(xì)胞內(nèi)普遍含有豐富的生物活性物質(zhì)、礦物質(zhì)及微量元素，如維生素A、維生素C、維生素E、維生素B12、硫氨素、核黃素、吡多醇生物素、肌醇、葉酸、泛酸鈣和煙酸等，部分底棲微藻中高產(chǎn)DHA(二十二碳六烯酸)、EPA(二十碳五烯酸)等不飽和脂肪酸。隨著底棲微藻的研究進(jìn)一步深入，其在現(xiàn)代食品、藥品以及高檔水產(chǎn)品培養(yǎng)中，越來越占有重要的地位。

底棲微藻在自然環(huán)境下，一般分布生長在水體底部，接受自然光照不足、光能利用率低，水體CO₂含量少，使得其光合作用的能力非常有限，因此其生長速度極其緩慢。底棲微藻早期應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的苗種培育階段，傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法是利用開放的水泥池，其生產(chǎn)效率低、操作不便、人工成本高、培養(yǎng)過程中極易被雜藻與外源水生生物污染，這也成為底棲微藻單一藻種高密度培養(yǎng)所面臨的最大問題。由于早期人們對底棲微藻的商業(yè)價值認(rèn)識不多，傳統(tǒng)的底棲微藻培養(yǎng)主要用于水產(chǎn)貝類養(yǎng)殖以及早期育苗育種，其推廣應(yīng)用具有區(qū)域性和季節(jié)性特點(diǎn)的限制，因而產(chǎn)量較少。傳統(tǒng)技術(shù)中使用的培養(yǎng)設(shè)備也極為簡單，有塑料袋、水泥池、塑料水桶。底棲微藻在培養(yǎng)過程中經(jīng)常積沉在水體底部，即使通過攪拌或是放入氣石，也只能使局部的底棲微藻懸浮，還會存在死角。傳統(tǒng)方式存在的一系列問題，限制了底棲微藻單一藻種高密度的工廠化生產(chǎn)。原料的缺少嚴(yán)重制約了豐富的底棲微藻資源在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于培養(yǎng)底棲微藻的光生物反應(yīng)器及其培養(yǎng)方法，可用于生產(chǎn)不同的底棲微藻，以實現(xiàn)工廠進(jìn)行規(guī)?；剡B續(xù)生產(chǎn)，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種用于培養(yǎng)底棲微藻的光生物反應(yīng)器，其特征在于包括反應(yīng)器和進(jìn)出液管路；所述反應(yīng)器包括至少一個中空結(jié)構(gòu)的中間柱體，所述中間柱體的頂端螺栓連接有頂蓋，其底端密封有底蓋；所述頂蓋開有頂蓋排氣孔和支進(jìn)液孔；所述進(jìn)出液管路包括進(jìn)液主路，所述進(jìn)液主路連接有數(shù)量與所述中間柱體數(shù)量一致的進(jìn)液支路，所述進(jìn)液支路與所述頂蓋上的支進(jìn)液孔連接，所述進(jìn)液支路上設(shè)置有進(jìn)液支路閥門；所述底蓋的圓心處設(shè)置有支出液孔，所述支出液孔連接有出液支路；所述出液支路連接有出液主路，所述出液主路連接至藻液收集罐；所述底蓋在所述支出液孔的周邊設(shè)置有多個進(jìn)氣孔；所述進(jìn)氣孔的下面連接有進(jìn)氣管路；所述中間柱體的外側(cè)設(shè)置有LED燈管，所述LED燈管通過支架與所述中間柱體的外壁固定連接；所述LED燈管連接有LED功率可調(diào)開關(guān)；所述中間柱體的內(nèi)部設(shè)置有pH檢測電極和溫度傳感器。

更進(jìn)一步的，所述底蓋在所述進(jìn)氣孔的上面設(shè)置有出氣彎管，所述出氣彎管與所述進(jìn)氣管路連通。

優(yōu)選的，所述出氣彎管由豎直部和彎曲部組成，豎直部和彎曲部形成的夾角為45°。

優(yōu)選的，所述彎曲部在所述底蓋上的投影與所述豎直部與所述支出液孔的連接線形成的夾角為45°。

應(yīng)用上述光生物反應(yīng)器培養(yǎng)底棲微藻的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)蒸汽消毒

在光生物反應(yīng)器運(yùn)行前，需要進(jìn)行高溫蒸汽消毒；首先關(guān)閉頂蓋排氣孔、出液支路閥門、進(jìn)氣管路，打開進(jìn)液支路閥門、出液支路閥門；高溫蒸汽由出液主路進(jìn)入，再由進(jìn)液主路排出；

(2)裝液

關(guān)閉出液支路閥門，打開頂蓋排氣孔并用脫脂棉封口，將二氧化碳和空氣的混合氣體過濾后由進(jìn)氣管路通入中間柱體的內(nèi)部；隨后將初級藻種液由進(jìn)液主路流入，再分別通過進(jìn)液支路將初級藻種液注入中間柱體；待初級藻種液進(jìn)液完成后，用同樣的方法注入培養(yǎng)液；

(3)光照

當(dāng)中間柱體裝液完畢后，檢查進(jìn)液支路閥門是否完全關(guān)閉；打開LED功率可調(diào)開關(guān)，對中間柱體進(jìn)行持續(xù)光照；通過pH檢測電極與溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測，保持培養(yǎng)過程中pH范圍在7.5～10.5之間，溫度控制在25～40℃之間；

(4)培養(yǎng)

培養(yǎng)時間為5～10天，當(dāng)微藻個數(shù)達(dá)到2*10⁵個/毫升以上時，進(jìn)行采收；采收過程中，保持進(jìn)氣管路持續(xù)進(jìn)氣，打開出液支路閥門，使中間柱體內(nèi)的藻液通過出液主路進(jìn)入藻液收集罐；

(5)連續(xù)性培養(yǎng)

當(dāng)每個中間柱體的剩余藻液為20～30L時，關(guān)閉出液支路閥門，打開進(jìn)液支路閥門，由進(jìn)液主路分別通過進(jìn)液支路注入培養(yǎng)液，再次進(jìn)行步驟(2)和(3)，以實現(xiàn)連續(xù)性培養(yǎng)；連續(xù)性培養(yǎng)次數(shù)控制在3～5次，再次培養(yǎng)時，需要進(jìn)行步驟(1)的蒸汽消毒操作。