[發(fā)明專利]一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011164331.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN112322448A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫亞輝;邵涵;段紫陽(yáng);胡德深;姜小祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)鎮(zhèn)江創(chuàng)新發(fā)展研究院
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 高玲玲

一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由自左向右的三個(gè)長(zhǎng)方體腔室(3,5,6)以及設(shè)置于反應(yīng)器外部的營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊組成，中間腔室(5)用于雨生紅球藻綠色游動(dòng)細(xì)胞的培養(yǎng)，左右兩側(cè)的腔室(3,6)用于雨生紅球藻紅色厚壁孢子的培養(yǎng)。本發(fā)明以雨生紅球藻生化轉(zhuǎn)化過程與環(huán)境工況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過調(diào)控雨生紅球藻不同生長(zhǎng)階段的光照強(qiáng)度以及氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，提出一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)雨生紅球藻綠色階段生物質(zhì)積累與紅色階段細(xì)胞內(nèi)蝦青素合成的同步高效進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于微藻高效培養(yǎng)的光生物反應(yīng)器，尤其涉及一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器。

背景技術(shù)

蝦青素是當(dāng)前國(guó)際研發(fā)領(lǐng)域的一種高價(jià)值生物活性物質(zhì)，具有預(yù)防心腦血管疾病、抑制腫瘤、增強(qiáng)免疫力等生理功能，廣泛應(yīng)用于食品、保健品、藥品等行業(yè)，擁有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。雨生紅球藻因能夠在環(huán)境脅迫條件下大量合成蝦青素而被公認(rèn)為是當(dāng)前最具商業(yè)價(jià)值的天然蝦青素來源。

雨生紅球藻生物質(zhì)的積累及蝦青素的合成是通過光合作用實(shí)現(xiàn)的，光能、氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度是影響雨生紅球藻光合生化轉(zhuǎn)化過程的兩大主要環(huán)境因素。值得注意的是，雨生紅球藻具有顯著區(qū)別于絕大多數(shù)藻類的生長(zhǎng)特性，具體來說，當(dāng)光照強(qiáng)度較低、氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽充足時(shí)，雨生紅球藻以綠色游動(dòng)細(xì)胞的形態(tài)迅速分裂增殖，細(xì)胞數(shù)量增加，生物質(zhì)濃度提高。然而，當(dāng)光照強(qiáng)度較高、氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低或完全耗盡時(shí)，雨生紅球藻細(xì)胞將停止分裂增殖，綠色游動(dòng)細(xì)胞逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色厚壁孢子細(xì)胞，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)蝦青素含量增加。由此可知，為了獲得較高的蝦青素產(chǎn)量，應(yīng)確保既要獲得盡可能多的雨生紅球藻生物質(zhì)濃度，又要保證雨生紅球藻細(xì)胞內(nèi)蝦青素的含量盡可能的高。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)將處于綠色階段的雨生紅球藻綠色游動(dòng)細(xì)胞置于光強(qiáng)較低、氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽充足的環(huán)境中，而將處于紅色階段的雨生紅球藻紅色厚壁孢子置于高光強(qiáng)、氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽缺乏的環(huán)境中，誘導(dǎo)雨生紅球藻內(nèi)蝦青素的合成。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述問題，為實(shí)現(xiàn)雨生紅球藻綠色階段生物質(zhì)積累與紅色階段細(xì)胞內(nèi)蝦青素合成的同步高效進(jìn)行，本發(fā)明以雨生紅球藻生化轉(zhuǎn)化過程與環(huán)境工況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過調(diào)控雨生紅球藻不同生長(zhǎng)階段的光照強(qiáng)度以及氮磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，提出了一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種耦合營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊的雨生紅球藻光生物反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由自左向右的三個(gè)長(zhǎng)方體腔室(3,5,6)以及設(shè)置于反應(yīng)器外部的營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊組成，中間腔室(5)用于雨生紅球藻綠色游動(dòng)細(xì)胞的培養(yǎng)，左右兩側(cè)的腔室(3,6)用于雨生紅球藻紅色厚壁孢子的培養(yǎng)。

進(jìn)一步的，腔室(3,5,6)由透明材質(zhì)加工而成，光源設(shè)置于腔室(3)的左側(cè)以及腔室(6)的右側(cè)。

進(jìn)一步的，所述營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊通過軟管與反應(yīng)器腔室相連，營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊內(nèi)部設(shè)置有微孔過濾管束，微孔過濾管內(nèi)流動(dòng)的液體為去離子水，管外流動(dòng)的為雨生紅球藻綠色游動(dòng)細(xì)胞懸浮液。

進(jìn)一步的，從營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊內(nèi)流出的含有無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽的去離子水進(jìn)入反應(yīng)器中間腔室，將反應(yīng)器中間腔室內(nèi)的雨生紅球藻綠色游動(dòng)細(xì)胞懸浮液稀釋，增強(qiáng)光的穿透能力，提高營(yíng)養(yǎng)鹽的利用效率。

進(jìn)一步的，所述透明材質(zhì)為玻璃或有機(jī)玻璃。

進(jìn)一步的，所述營(yíng)養(yǎng)鹽回收模塊為圓柱體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述微孔過濾管管壁面平均孔徑為0.45，0.8或1.2μm。