念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法
【专利摘要】本发明提供了念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法，该系统包括培养液回收池（7）、多层培养架（1）、多个光照装置（3）、回收液过滤系统（6）、至少一个喷头（12）。该方法是将带孔培养盘置于多层培养架上，接种用藻种为通过无菌培养获得的直径为1mm～2mm的藻种，接种时将藻种均匀平铺在带孔培养盘中，接种的密度控制在0.5g/cm2～1g/cm2，接种厚度为1cm-2cm；向培养物上喷淋培养液，控制光照和培养液温度。该方法可节水80%，在葛仙米培养过程中球体不易破裂，培养过程中葛仙米抗杂藻污染能力强，杂藻污染率低，生产的葛仙米的干物质含量可高达8%。
【专利说明】念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法
【技术领域】
[0001]本发明属于藻类培养【技术领域】，具体属于念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法，特别是葛仙米的培养系统和培养方法。
【背景技术】
[0002]葛仙米是我国湖北鹤峰走马镇特产的一种珍稀药食两用淡水蓝藻，因东晋人称葛仙公的炼丹术家、医学家、道教理论家葛洪献与皇上，太子久食此物后病愈体畅，遂赐名“葛仙米”。它与地木耳(Nostoc commune vanch.)、发菜(N.flagelliforme)同属属蓝藻门(Cyanophyta)、蓝藻纲(Cyanophyceae),段殖藻目(Hormogonales),念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻属(Nostoc),学名“拟球状念珠藻”(Nostoc sphaeroids kuz)。葛仙米是一种多细胞群体，其主要形状为球形，少数为纺锤形、椭圆行、哑铃形或扁平状，其丝状体的外面有一共同的胶质衣鞘，易形成层状结构，比较坚固，呈墨绿色，野生群体直径可以达到2厘米，人工培养的葛仙米直径可以达到5厘米。
[0003]葛仙米是我国传统药食两用淡水藻类，自东晋以来，许多著名医书、食谱对葛仙米有大量记载。《名医别录》、《本草纲目》、《药性考》、《全国中草药汇编》等医书认为葛仙米具有明目益气，治夜盲症，解热清隔，消除疲劳、治疗烫伤并兼具美容等功效；葛仙米由于其形色美观、滋润可口且清爽芳香，因而在《绿菜赞》、《野菜谱》、《调鼎集》、《孔府名馔》等众多古代食书菜谱中均记载有许多的烹调方法，而清史记载为贡品、御膳，末代皇帝溥仪所著《我的前半生》中对“鸭丁馏葛仙米”就一直念念不忘。1980年3月2日《人民日报》、1994年9月26日《人民日报》海外版和1994年10月13日解放日报的《报刊文摘》中对葛仙米均有介绍，并称其为“稀有珍品”。
[0004]葛仙米有极高的营养价值，现代实验分析结果表明:葛仙米含18种氨基酸，其中含人体必需的八种氨基酸；葛仙米干物质中各种成份含量为总蛋白高达56%左右(其中10%为具可抗癌防癌功能的藻蓝蛋白)，总糖为24.19% (其中8-12%为可抗辐射抗癌的活性多糖)，粗脂肪8.11%，碳水化合物12.69%，灰分10.88%，叶绿素30.98mg/g ;抗坏血酸
5.5mg/g，维生素c含量接近鲜枣，比山楂高5倍多；维生素B1、B2高于一般菌藻类；含矿物质15种,最丰富的有憐、硫、钙、钟、铁等，较少的有铅、娃、续、锁、错等，微量兀素有锋、铜、锰，还有淀粉和糖类，其含钙量高于一般蔬菜，是一种极好的天然富钙营养食品。由于葛仙米具有食疗、保健、滋补之功效，其营养成份组成比例非常符合人体需要，被世界卫生组织推荐为“最佳保健食品”。
[0005]由于葛仙米具有美味、食疗、保健、滋补等特殊功效，近年来一些商家对其进行了大力推介，使葛仙米得到越来越多人们的认可，市场需求量越来越大，价格也越来越高，市场上优质鲜品售价高达400元/公斤，干品更是高达3600元/公斤。
[0006] 据中科院水生所黎尚豪院士考证，葛仙米对生长环境的要求极为苛刻，生长范围很窄，除湖北省鹤峰县走马镇尚有一万多亩外，仅在非洲有极少量的分布。由于其天然分布窄，产量低，以往主要作为贡品、御膳供皇家及达官显贵所享用。近年来随着农药、化肥的大量使用，再加上环境污染日益严重，葛仙米的生长环境受到极大破坏，适宜葛仙米生长的田地越来越少，产量越来越低，其天然年产量不足五吨，资源已经濒临枯竭。
[0007]近年来许多研究人员投入大量人力物力对葛仙米的人工培养方法进行了研究，目前，有关葛仙米的人工培养方法已有研究报道:中国专利文献CN1294190(申请日:1999.10.22)中公开的培养方法包括培养液配制、藻种制备、通气培养、硬化处理、筛选收获及干燥等环节，培养容器为玻璃缸或跑道池。中国专利文献CN1528127(申请日:2003.10.10)中公开的方法包括培养液配制、藻种制备、生物反应器通气培养、硬化处理、筛选收获等环节。中国专利文献CN101792716(申请日:2010.03.10)采用半封闭的室内水池实现规模化生产，并公开了水池的结构原理和培养葛仙米7个基本要素的优化条件。中国专利文献CN201424471(申请日:2009.06.09)公开了一种用于葛仙米培养的气升装置及葛仙米人工培养装置，在培养过程中产生的高度分散小气了包扩散于培养液中，使葛仙米在生长过程形成有规律的上升下降运动。以上专利文献在培养过程中所使用的培养容器无论是玻璃缸、生物反应器、水池还是跑道池，都需要将葛仙米与培养液混合，在整个培养过程中必须通过通气或叶轮使葛仙米悬浮在培养液中，在近90天的培养周期中，每隔7~10天需更换一次培养液，收获前为了提高球体的机械强度还需进行硬化处理；由于在培养过程中需要通入大量空气使葛仙米悬浮于培养液中，而气流剧烈的冲击力及与培养容器的摩擦使葛仙米球体易受损伤，破碎严重，一般破碎率在5%-10%之间，破碎严重的在10%以上，在更换培养液时甚至会全部破裂。中国专利文献CN1544612(申请日:2003.11.25)公开了一种在葛仙米、地木耳培养过程中控制污染的方法，主要包括纯种培养、培养容器消毒、人工清洗葛仙米、过滤及更换培养液等步骤。由于葛仙米生长于水溶液中，其含水量很高，干物质含量一般只有1.5-2%左右。以上葛仙米培养相关专利中，水、电及人工耗费大，生产成本高。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中葛仙米培养过程中水电耗费大、容易破碎、易受杂藻污染、培养后的葛仙米干物质含量低的技术问题，本申请旨在提供一种念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法。该系统根据葛仙米的培养要求而量身设计，结构简单、可以对培养液进行温控，并循环使用，适合于念珠藻属藻类培养。该培养方法可节水80%以上，节约用电50%以上，使得葛仙米在培养过程不破碎，杂藻污染率低，且葛仙米的干物质含量明显增加。
[0009]为实现上述发明目的，本发明的技术方案是:
[0010]念珠藻属藻类生态模拟培养系统，包括培养液回收池，还包括由多个起支撑作用的竖直支撑杆和多个用于放置带孔培养盘的水平支撑杆所构成的多层培养架、多个光照装置、回收液过滤系统、培养液输送控制器、培养液输送管道、至少一个喷头；所述光照装置设置在多层培养架的任意一层水平支撑杆的下方，所述多层培养架底部设有培养液回收盘，所述培养液回收盘通过回收管道、回收液过滤系统与培养液回收池连通；所述培养液回收池连通内设有培养液输送泵和温控设备；所述培养液输送泵通过培养液输送管道与喷头连通，且所述喷头位于多层培养架顶层的上方。
[0011]所述培养液输送管道优选上设有培养液输送控制器。
[0012]所述带孔培养盘的孔径优选≤1mm。[0013]所述多层培养架的层间距优选为30cm-40cm。
[0014]所述喷头与多层培养架顶层的距离优选为40cm-50cm。
[0015]念珠藻属藻类生态模拟培养方法，使用所述培养系统，具体步骤为:
[0016](I)以玻璃温室或塑料大棚温室为培养场地，将上述培养系统置于培养场地内，将带孔培养盘置于多层培养架上，多层培养架每层间隔为30cm~40cm，带孔培养盘孔径(1mm，设置喷头与多层培养架顶层的距离为40cm-50cm ；
[0017](2)接种用藻种为通过无菌培养获得的直径为1mm~2mm的藻种，接种时将藻种均匀平铺在带孔培养盘中，接种的密度控制在0.5g/cm2~lg/cm2,接种厚度为lcm_2cm ；
[0018](3)向培养物上喷淋培养液，喷淋间隔时间10~30分钟，每次喷淋持续时间I~2分钟，时间的调节以保持所有培养物表面湿润为标准，培养液由上层向下层滴落，最后流至最底层的培养液收集盘，再回收到培养液回收池，循环利用；同时，控制光照保持在1000lx~200001x之间，控制培养液温度保持在20°C~30°C之间；
[0019]所述培养液成份和浓度为:
[0020]
【权利要求】
1.念珠藻属藻类生态模拟培养系统，包括培养液回收池(7)，其特征是，还包括由多个起支撑作用的竖直支撑杆(13)和多个用于放置带孔培养盘(2)的水平支撑杆(14)所构成的多层培养架(1)、多个光照装置(3)、回收液过滤系统(6)、培养液输送控制器(10)、培养液输送管道(11)、至少一个喷头(12);所述光照装置(3)设置在多层培养架(1)的任意一个水平支撑杆(14)的下方，所述多层培养架 (1)底部设有培养液回收盘(4)，所述培养液回收盘(4)通过回收管道(5)、回收液过滤系统(6)与培养液回收池(7)连通；所述培养液回收池(7)连通内设有培养液输送泵(8)和温控设备(9);所述培养液输送泵(8)通过培养液输送管道(11)与喷头(12)连通，且所述喷头(12)位于多层培养架(1)顶层的上方。
2.根据权利要求1所述念珠藻属藻类生态模拟培养系统，其特征是，所述培养液输送管道(11)上设有培养液输送控制器(10 )。
3.根据权利要求1所述念珠藻属藻类生态模拟培养系统，其特征是，所述带孔培养盘(2)的孔径< 1mm。
4.根据权利要求1所述念珠藻属藻类生态模拟培养系统，其特征是，所述多层培养架(I)的层间距为30 cm _40cm。
5.根据权利要求1所述念珠藻属藻类生态模拟培养系统，其特征是，所述喷头(12)与多层培养架(1)顶层的距离为40cm-50cm。
6.念珠藻属藻类生态模拟培养方法，其特征是，使用权利要求1-5之一所述培养系统，具体步骤为: (O以玻璃温室或塑料大棚温室为培养场地，将权利要求1-5之一所述培养系统置于培养场地内，将带孔培养盘置于多层培养架上，多层培养架每层间隔为30 cm~40cm,带孔培养盘孔径≤1mm，设置喷头与多层培养架顶层的距离为40cm-50cm ; (2)接种用藻种为通过无菌培养获得的直径为1mm~2_的藻种，接种时将藻种均匀平铺在带孔培养盘中，接种的密度控制在0.5 g/cm2~lg/cm2,接种厚度为1 cm -2cm ； (3)向培养物上喷淋培养液，喷淋间隔时间10~30分钟，每次喷淋持续时间I~2分钟，时间的调节以保持所有培养物表面湿润为标准，培养液由上层向下层滴落，最后流至最底层的培养液收集盘，再回收到培养液回收池，循环利用；同时，控制光照保持在1000Ix~200001x之间，控制培养液温度保持在20°C~30°C之间； 所述培养液成份和浓度为: MgSO4.7H200.05-0.15g/L K2HPO4.3H200.005-0.08g/L CaCl2.2H200.004-0.06g/L EDTA-Na20.001-0.004g/ L 柠檬酸铁铵0.001-0.005 g/ L H3BO40.002—0.008mg/L Na2MoO4.2H200.001-0.030mg/L ZnSO4.7H200.001-0.02mg/L CuSO4.5H200.001-0.005mg/L MnCl2.4H200.020-0.060mg/L。
7.根据权利要求6所述念珠藻属藻类生态模拟培养方法，其特征是，所述念珠藻属藻类为葛仙米或 地木耳。
【文档编号】C12M1/12GK103937668SQ201410140250
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】闫文德, 韩文军, 肖旦望, 王菊凤 申请人:中南林业科技大学