一種基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法
【專利摘要】一種基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法，根據(jù)螺旋藻生長特性，建立原位連續(xù)采收方法，實(shí)現(xiàn)螺旋藻生長速率與采收速率相平衡，使螺旋藻產(chǎn)率最大化。此外，建立基于螺旋藻生長繁殖營養(yǎng)需求的補(bǔ)料策略，實(shí)現(xiàn)螺旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)；通過補(bǔ)充水避免水分蒸發(fā)而引起螺旋藻養(yǎng)殖的底物抑制現(xiàn)象。通過濾布去除螺旋藻采收產(chǎn)生的濾液中不完整螺旋藻，可進(jìn)一步提高所產(chǎn)螺旋藻產(chǎn)量和質(zhì)量。本發(fā)明創(chuàng)新了基于原位連續(xù)采收的螺旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)模式，實(shí)用性很強(qiáng)，易于規(guī)?；?，是一種滿足工業(yè)化需求、環(huán)境友好型的新方法。
【專利說明】
一種基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 螺旋藻是一類低等原核生物，由單細(xì)胞或多細(xì)胞組成的絲狀體，體長200~500μπι， 寬5~ΙΟμπι，圓柱形，呈疏松或緊密的有規(guī)則的螺旋旋形彎曲。螺旋藻營養(yǎng)豐富，富含藻藍(lán)蛋 白等蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)含量高達(dá)60~70%;此外，螺旋藻還含有維生素、葉綠素、類胡蘿卜素、多不 飽和脂肪酸等物質(zhì)，且生長繁殖快，單位面積產(chǎn)量高。螺旋藻生產(chǎn)受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注，據(jù) 不完全統(tǒng)計(jì)，全世界螺旋藻年產(chǎn)量已達(dá)萬余噸。世界衛(wèi)生組織(WHO)評(píng)價(jià)螺旋藻一一"人類 21世紀(jì)最佳保健品"，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)評(píng)價(jià)螺旋藻一一"21世紀(jì)最理想的食品"。
[0003] 螺旋藻養(yǎng)殖過程直接影響螺旋藻產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，亦是決定螺旋藻生產(chǎn)企業(yè)效益 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，螺旋藻養(yǎng)殖方式主要是開放式大池養(yǎng)殖，大池中螺旋藻生長繁殖到一定 程度進(jìn)行收獲，未收獲的個(gè)體較小等不完整螺旋藻作為下一批次螺旋藻養(yǎng)殖的藻種，補(bǔ)加 營養(yǎng)物質(zhì)后進(jìn)行下一批次養(yǎng)殖。當(dāng)前，螺旋藻養(yǎng)殖主要存在以下問題：以未收獲的個(gè)體較小 等不完整螺旋藻作為下一批次螺旋藻養(yǎng)殖的藻種，易導(dǎo)致所養(yǎng)殖的螺旋藻質(zhì)量和產(chǎn)量急劇 下降，藻種的質(zhì)量是螺旋藻養(yǎng)殖生產(chǎn)的關(guān)鍵。螺旋藻養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中一次性補(bǔ)加營養(yǎng)物質(zhì) 往往容易導(dǎo)致底物抑制現(xiàn)象的發(fā)生，降低螺旋藻產(chǎn)率，同時(shí)易于造成一種或數(shù)種營養(yǎng)物質(zhì) 濃度過高而使水資源難以循環(huán)和營養(yǎng)物質(zhì)浪費(fèi)。此外，當(dāng)前螺旋藻采收方式難以實(shí)現(xiàn)螺旋 藻連續(xù)培養(yǎng)，不利于生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工作的安排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)螺旋藻規(guī)?；蟪仞B(yǎng)殖生產(chǎn)過程種子質(zhì)量不高，螺旋藻養(yǎng)殖生產(chǎn)強(qiáng) 度不高，易于出現(xiàn)底物抑制現(xiàn)象等問題。本發(fā)明的目的在于提供一種基于原位連續(xù)采收的 螺旋藻養(yǎng)殖方法，通過建立原位連續(xù)采收，保障螺旋藻藻種質(zhì)量，采用連續(xù)補(bǔ)料，減輕底物 抑制現(xiàn)象的發(fā)生，該方法產(chǎn)率高、生產(chǎn)強(qiáng)度大、所產(chǎn)螺旋藻質(zhì)量高、減少營養(yǎng)物質(zhì)浪費(fèi)。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006] -種基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法，其特征在于按以下步驟： (1)將螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種螺旋藻原始藻種，于10升光生物反應(yīng) 器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速率 0.1 vvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用螺旋藻生產(chǎn)藻種。
[0007] (2)將步驟（1)中的螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至未滅菌的螺旋藻培養(yǎng)液中，接種量1/20 ~1/5(體積比），于50~200升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度25~35°C，光照強(qiáng)度1000~5000勒克 斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通0.03%~5%C〇2氣體，通氣速率0.1~0.5vvm，培養(yǎng)6~9天后，進(jìn) 行原位連續(xù)采收。
[0008] (3)原位連續(xù)采收:從采收那天開始，每天從步驟(2)中的光生物反應(yīng)器中放出1/ 10~1/4(體積比）的藻液，放出的藻液經(jīng)濾布過濾采收其中螺旋藻，濾布孔徑為20~50微米； 之后，濾液再經(jīng)1~5微米濾布過濾后返回步驟(2)中的光生物反應(yīng)器，與未采收的藻液一起 繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn)螺旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)。
[0009] 所述的螺旋藻培養(yǎng)液組成如下（mg/L):NaHC〇3 16800;NaN〇3 5000;K2HP〇4 1000; NaCl 1000 5K2SO4 · 7H20 1000 ；MgS04 · 7H20 200 ； CaCl · 2H20 40 ； FeSO4 · 7H20 10； Na2EDTA · 2H20 80；H3B03 2.86；MnCl2 · 4H20 1.8；ZnSO4 · 7H20 0.22；Mo03 0.01；CuS04· 5H20 0.08;NH4V〇3 22.9;NiS〇3.7H20 47.8;NaW〇4 17.9;Ti(S〇4)2 40.0;Co(N〇3)2.6H2〇 4·4，ρΗ=8·0〇
[0010] 步驟（3)中所述的每天補(bǔ)充的營養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的1/30~1/6補(bǔ) 充，每天補(bǔ)充的水量為培養(yǎng)液體積的1 /500~I /100。
[0011] 本發(fā)明步驟(3)中所述濾液經(jīng)1~5微米濾布再次過濾后重新返回光生物反應(yīng)器中， 主要是將原位連續(xù)采收過程中殘留在濾液中的不完整螺旋藻去除，以免后續(xù)螺旋藻養(yǎng)殖產(chǎn) 生更多的不完整螺旋藻，從而降低所養(yǎng)殖螺旋藻的產(chǎn)量和質(zhì)量。
[0012] 本發(fā)明步驟(4)中所述每天補(bǔ)充水，主要是為了避免水分蒸發(fā)引起螺旋藻養(yǎng)殖過 程的底物抑制效應(yīng)。
[0013] 本發(fā)明利用紫外分光光度計(jì)測定螺旋藻生物量，用凱氏定氮儀測定螺旋藻蛋白質(zhì) 含量，用日立全自動(dòng)氨基酸分析儀分析螺旋藻氨基酸組成。
[0014] 本發(fā)明建立基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法，基于螺旋藻生長速率與采收速 率相平衡，通過建立補(bǔ)料策略，邊養(yǎng)殖螺旋藻邊采收，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，最大化螺旋藻產(chǎn)率，提 高螺旋藻產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，是一種實(shí)用性很強(qiáng)且滿足工業(yè)化需求的新方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0016] 以下實(shí)施例所用到的螺旋藻為極大螺旋藻（Spirulinamaxima)和鈍頂螺旋藻 (Spirulinaplatensis)，可從中國科學(xué)院野生生物種質(zhì)庫----淡水藻種庫獲得，其保藏編 號(hào)分別為FACHB-438和834。
[0017] 以下實(shí)施例所用到的螺旋藻培養(yǎng)液組成如下(mg/L):NaHC03 16800;NaN03 5000; K2HPO4 1000;NaCl 1000;K2S〇4 · 7H20 1000;MgS〇4 · 7H20 200;CaCl · 2H20 40;FeS〇4 · 7H20 IO5Na2EDTA · 2H20 80；H3B03 2.86 ；MnCl2 · 4H20 1.8 ； ZnSO4 · 7H20 0.22；Mo03 0.01； CuSO4 *5H20 0.08；NH4V〇3 22.9；NiS03 · 7H20 47.8；Naff04 17.9；Ti(S04)2 40.05Co(NO3)2 · 6H2O 4·4，ρΗ=8·0。
[0018] 以下實(shí)施例所用的濾布購自江西省南昌平海生物科技有限公司。
[0019] 實(shí)施例1。
[0020] 將極大螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種極大螺旋藻原始藻種，于10升 光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通 氣速率O.lvvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用極大螺旋藻生產(chǎn)藻種。將極大螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至 未滅菌培養(yǎng)液中，接種量1/20(體積比），于50升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度25°C，光照強(qiáng)度 1000勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通0.03%C0 2氣體，通氣速率0.1 vvm，培養(yǎng)6天后，進(jìn)行 原位連續(xù)采收。此后，每天從50升光生物反應(yīng)器中放出1/10(體積比）的藻液，放出的藻液經(jīng) 濾布過濾采收其中螺旋藻，濾布孔徑為20微米;之后，濾液再經(jīng)1微米濾布過濾后重新返回 50升光生物反應(yīng)器中，與未米收的藻液一起繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn) 螺旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)1個(gè)月；每天營養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的I / 3 0補(bǔ)充，每天水的 補(bǔ)充量為培養(yǎng)液體積的1/500。測定每天采收的螺旋藻生物量。結(jié)果見表1。
[0021] 實(shí)施例2。
[0022] 將極大螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種極大螺旋藻原始藻種，于10升 光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通 氣速率O.lvvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用極大螺旋藻生產(chǎn)藻種。將極大螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至 未滅菌培養(yǎng)液中，接種量1/5(體積比），于200升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度35°C，光照強(qiáng)度 5000勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通5%C0 2氣體，通氣速率0.5vvm，培養(yǎng)9天后，進(jìn)行原 位連續(xù)采收。此后，每天從200升光生物反應(yīng)器中放出1 /4 (體積比）的藻液，放出的藻液經(jīng)濾 布過濾采收其中螺旋藻，濾布孔徑為50微米;之后，濾液再經(jīng)5微米濾布過濾后重新返回200 升光生物反應(yīng)器中，與未米收的藻液一起繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn)螺 旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)1個(gè)月；每天營養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的1/6補(bǔ)充，每天水的補(bǔ) 充量為培養(yǎng)液體積的1/100。測定每天采收的螺旋藻生物量。結(jié)果見表1。
[0023] 實(shí)施例3。
[0024] 將鈍頂螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘后，接種鈍頂螺旋藻原始藻種，于10升光生 物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速 率0.1 vvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種。將鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至未滅 菌培養(yǎng)液中，接種量1/5(體積比），于50升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度35°C，光照強(qiáng)度5000勒 克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通5%C0 2氣體，通氣速率0.5vvm，培養(yǎng)9天后，進(jìn)行原位連續(xù) 采收。此后，每天從50升光生物反應(yīng)器中放出1/4(體積比）的藻液，放出的藻液經(jīng)濾布過濾 采收其中螺旋藻，濾布孔徑為50微米;之后，濾液再經(jīng)5微米濾布過濾后重新返回50升光生 物反應(yīng)器中，與未采收的藻液一起繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn)螺旋藻連 續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)1個(gè)月；每天營養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的1/6補(bǔ)充，每天水的補(bǔ)充量為 培養(yǎng)液體積的1/100。測定每天采收的螺旋藻生物量。結(jié)果見表1。
[0025] 實(shí)施例4。
[0026] 將鈍頂螺旋藻經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種原始鈍頂螺旋藻藻種，于10升光生物 反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速率 0.1 vvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種。將鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至未滅菌 培養(yǎng)液中，接種量1/10(體積比），于200升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30 °C，光照強(qiáng)度2500勒 克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通1%C02氣體，通氣速率0.3vvm，培養(yǎng)8天后，進(jìn)行原位連續(xù) 采收。此后，每天從200升光生物反應(yīng)器中放出1/6 (體積比）的藻液，放出的藻液經(jīng)濾布過濾 采收其中螺旋藻，濾布孔徑為30微米;之后，濾液再經(jīng)3微米濾布過濾后重新返回200升光生 物反應(yīng)器中，與未采收的藻液一起繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn)螺旋藻連 續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)1個(gè)月；每天營養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的1/15補(bǔ)充，每天水的補(bǔ)充量為 培養(yǎng)液體積的1/300。測定每天采收的螺旋藻生物量。結(jié)果見表1。
[0027] 對(duì)比例1。
[0028] 將極大螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種原始極大螺旋藻藻種，于10升 光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通 氣速率O.lvvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用極大螺旋藻生產(chǎn)藻種。將極大螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至 未滅菌培養(yǎng)液中，接種量1/10(體積比），于50升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度 500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速率O.lvvm，培養(yǎng)周期10天。1個(gè)月共培 養(yǎng)3批次。結(jié)果見表1。
[0029] 對(duì)比例2。
[0030] 將鈍頂螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°C、30分鐘滅菌后，接種原始鈍頂螺旋藻藻種，于10升 光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通 氣速率O.lvvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種。將鈍頂螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至 未滅菌培養(yǎng)液中，接種量1/10(體積比），于50升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度 500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速率O.lvvm，培養(yǎng)周期1個(gè)月。結(jié)果見表 1〇
[0031] 表1實(shí)施例及對(duì)比結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于原位連續(xù)采收的螺旋藻養(yǎng)殖方法，其特征在于按以下步驟： (1) 將螺旋藻培養(yǎng)液經(jīng)121°c、30分鐘滅菌后，接種螺旋藻原始藻種，于10升光生物反應(yīng) 器中培養(yǎng)，溫度30°C，光照強(qiáng)度500勒克斯，光暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通空氣，通氣速率 0. lvvm，培養(yǎng)5天后，作養(yǎng)殖用螺旋藻生產(chǎn)藻種； (2) 將步驟(1)中的螺旋藻生產(chǎn)藻種接種至未滅菌的螺旋藻培養(yǎng)液中，接種量按體積比 1/20~1/5，于50~200升光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，溫度25~35°C，光照強(qiáng)度1000~5000勒克斯，光 暗周期12小時(shí)/12小時(shí)，通0.03%~5%C〇2氣體，通氣速率0.1~0.5vvm，培養(yǎng)6~9天； (3) 從采收那天開始，每天從步驟（2)中的光生物反應(yīng)器中放出體積比1/10~1/4的藻 液，放出的藻液經(jīng)濾布過濾采收其中螺旋藻，濾布孔徑為20~50微米;之后，濾液再經(jīng)1~5微 米濾布過濾后返回步驟(2)中的光生物反應(yīng)器，與未采收的藻液一起繼續(xù)養(yǎng)殖螺旋藻，每天 補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水，實(shí)現(xiàn)螺旋藻連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)； 所述的螺旋藻培養(yǎng)液按mg/L組成如下：NaH⑶3 16800;NaN03 5000;K2HP〇4 1000;NaCl 1000；K2S04 · 7H20 1000；MgS04 · 7H20 200；CaCl · 2H20 40；FeS04 · 7H20 10；Na2EDTA · 2H20 80；H3B〇3 2.86；MnCl2 · 4H20 1.8；ZnS04 · 7H20 0.22；Mo03 0.01 ；CuS04 · 5H20 0.08；NH4V03 22.9;NiS〇3.7H20 47.8;NaW〇4 17.9;Ti(S〇4)2 40.0;Co(N〇3)2*6H2〇 4·4，ρΗ=8·0。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋藻養(yǎng)殖方法，其特征在于步驟(3)中所述的每天補(bǔ)充的營 養(yǎng)物質(zhì)按照培養(yǎng)液中各物質(zhì)含量的1 /30~1 /6補(bǔ)充。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋藻養(yǎng)殖方法，其特征在于步驟(3)中所述的每天補(bǔ)充的水 量為培養(yǎng)液體積的1 /500~1 /100。
【文檔編號(hào)】C12N1/20GK105861371SQ201610262920
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】鄭洪立, 阮榕生, 劉玉環(huán), 巫小丹, 劉明智, 高振, 黃和, 薛松, 曹旭鵬
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)