循环培养光合作用微藻的方法

专利名称：循环培养光合作用微藻的方法
循环培养光合作用微藻的方法
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1.发明领域以下说明书涉及循环培养光合作用微藻的方法。2.相关领域的描述目前，世界范围内种植的作物被用作人类的主要食物来源。但是，每英亩产量不太高，太阳能的能量效率极低。相反，在水中能够利用太阳能、二氧化碳和少量无机盐生长的光合作用微藻是有利的，因为它们能在作物不能生长的地方进行培养，每英亩的蛋白质出产量比常规作物高至少20倍，且能提供在微生物、动物和植物中不能产生的各种有用物质和稀有天然物质。具体地讲，由于藻类细胞尺寸较大，能很好地沉淀，因此分离它们并从中提取一些物质是容易的。另外，它们用太阳能作为主要能源，因此可能有效率地利用太阳能。此外，由于它们用二氧化碳作为碳源，具有产生氧气作为副产物的光合作用系统，因此它们能减轻空气污染。因此，包括小球藻属(Chlorella)、杜氏藻属(Dunaliella)和螺旋藻属 (Spirulina)在内的光合作用微藻特别是螺旋藻属的微藻(下文称为“螺旋藻”)已成为研究热门，因为它们比其他的光合作用微藻个头大，容易在碱性污染环境中生长，可应用于食品、药品和其他行业。同时，具有诸如四季分明、季节间气温和日照变化大的气候特征的温带地区(如韩国)，正在发展室内培养技术而不是室外培养技术。例如，韩国专利公报第2004-0073693号公开了培养螺旋藻的方法，该法包括用木炭控制PH并用该木炭作为碳源；韩国专利公报第2006-0017033号公开了培养基组成，对其氮和碳浓度加以调整以使螺旋藻的生长和产量最大化。另外，韩国专利公报第 2002-0083558号公开了高密度培养装置，该装置包括在其顶部上具有盖子的培养容器、在该培养容器中的PH传感器和分配器、该培养容器的带荧光灯的架子、pH控制器、空气泵及 CO2培养罐；韩国专利公报第2004-0019298号公开了用于培养微藻的装置，该装置包括被制成双圆柱型的培养容器，其由内圆柱(水平放置)和外圆柱组成，其中至少外圆柱包括能透射光线的透明材料，气体进口开口于培养容器的底部。但是，如果使用木炭的话，螺旋藻会被吸收到木炭中，生产率因此下降。如果使用新的培养基组成，新培养基的价格提升率高于生产率的提升率，因此新培养基无法商业化。还有，由于螺旋藻属于光合作用细菌，需要用足量的光线对其照射。但是存在一些问题，由于微藻贴附于培养容器的内表面，照射光合作用微藻的光线因此减少，随着时间的推移光合作用效率下降。发明概述尽管，应用现有方法可能防止各种微生物的污染，不过光合作用微藻过度贴附于培养容器内表面造成培养效率下降的问题至今尚未得到解决。如果问题得到解决，可能明显提高光合作用微藻的培养效率。但是，没有教导这种解决方案的报道。因此，本发明的目的是提供能够防止光合作用微藻贴附于培养容器内表面从而提高培养效率的新型微藻培养方法。本发明人试图解决上述问题并完成本发明，且通过确认培养溶液暴露于光线的面积得到最大化和生长的光合作用微藻不会贴附于培养容器内表面而确认了所完成的本发明，此时所述生长的光合作用微藻是用管式光生物反应器培养，该管式光生物反应器还装配有通向常规的圆柱形光生物反应器的培养管和泵。在一个方面，本发明提供循环培养光合作用微藻的方法，所述方法包括以下步骤a)将其中接种有光合作用微藻的培养基注入光生物反应器的第一培养部分，通过照射第一培养部分进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，然后将混合的培养溶液转移到与第一培养部分连接的第二培养部分；c)通过照射第二培养部分进行进一步培养；d)将进一步培养的培养溶液从第二培养部分循环到第一培养部分；和e)在培养结束后，回收培养溶液，然后过滤并收获光合作用微藻藻体。在该方法中，光合作用微藻优选为小球藻属、杜氏藻属或螺旋藻属，更优选螺旋藻属，但不限于这些藻类。光合作用微藻通过第一培养部分装配有的接种进口或新鲜培养基进口注入，但不限于这样注入。另外，第一培养部分装配有用于照射第一培养部分的第一光源。该光源可偶联到第一培养部分的内部，或者偶联到第一培养部分的外部。在后一情况中，第一培养部分的壁优选由透明材料构成或者装配有光线可透过的透明窗口，但不限于这样设置。初级培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围。初级培养的培养温度优选为约32至38°C，但不限于这个范围。第二培养部分的末端与泵部分连接，该泵部分与第一培养部分的第一培养基出口连接，第二培养部分优选变形为Z字形的弯曲管，以使第二培养部分的表面积最大化，但不限于这样设置。进一步培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围，进一步培养的培养温度优选为约32 至38°C，但不限于这个范围。在一个优选的实施方案中，通过流速控制器控制第二培养部分的培养管中的循环培养溶液的流速。流速控制器优选电偶联到泵部分，或者内置于泵部分。 在一个优选的实施方案中，流速控制在5至50cm/s之间。在一个更优选的实施方案中，流速为10至40cm/s。在最优选的实施方案中，流速为20至30cm/s。同时，初级培养和进一步培养的pH优选为约8. 5至10，但不限于这个范围。在本发明的一个实施方案中，第一培养部分包括培养罐，第一培养部分和第二培养部分之间的转移和循环是通过泵部分的泵进行，但不限于这样设置。在这个情况中，优选的是，通过第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，并在第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。正压为用于光合作用微藻的常规培养的约0. 1至1. 0kg/cm2f，但不限于这个范围。在另一个方面，本发明提供使用光生物反应器循环培养光合作用微藻的方法，该光生物反应器包括含培养罐的第一培养部分、形状为管式结构的第二培养部分、连接在第一培养部分和第二培养部分之间的泵部分，所述方法包括以下步骤a)通过将包含光合作用微藻接种物的培养基注入第一培养部分并照射第一培养部分，进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，将混合的培养溶液循环到第二培养部分和到第一培养部分，并通过照射第二培养部分进行进一步培养；和c)在进一步培养后通过回收和过滤培养溶液来收获光合作用微藻。在该方法中，光合作用微藻优选为小球藻属、杜氏藻属或螺旋藻属，更优选螺旋藻属，但不限于这些藻类。光合作用微藻通过第一培养部分装配有的接种进口或新鲜培养基进口注入，但不限于这样注入。另外，第一培养部分装配有用于照射第一培养部分的第一光源。该光源可偶联到第一培养部分的内部，或者偶联到第一培养部分的外部。在后一情况中，第一培养部分的壁优选由透明材料构成或者装配有光线可透过的透明窗口，但不限于这样设置。初级培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围。初级培养的培养温度优选为约32至38°C，但不限于这个范围。第二培养部分的末端与泵部分连接，该泵部分与第一培养部分的第一培养基出口连接，第二培养部分优选变形为Z字形的弯曲管，以使第二培养部分的表面积最大化，但不限于这样设置。进一步培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围，进一步培养的培养温度优选为约32 至38°C，但不限于这个范围。在一个优选的实施方案中，通过流速控制器控制第二培养部分的培养管中的循环培养溶液的流速。流速控制器优选电偶联到泵部分，或者内置于泵部分。 在一个优选的实施方案中，流速控制在5至50cm/s之间。在一个更优选的实施方案中，流速控制为10至40cm/s。在最优选的实施方案中，流速为20至30cm/s。同时，初级培养和进一步培养的PH优选为约8. 5至10，但不限于这个范围。在本发明的一个实施方案中，第一培养部分包括培养罐，第一培养部分和第二培养部分之间的转移和循环是通过泵进行，但不限于这样设置。在这个情况中，优选的是，通过第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，并在第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。正压为用于光合作用微藻的常规培养的约0. 1至1. 0kg/cm2f，但不限于这个范围。本发明的循环培养光合作用微藻的方法能防止光合作用微藻贴附于培养容器的内表面，从而能提高光合作用微藻的培养效率。因此，可以经济地培养光合作用微藻。附图简述附图与本说明书相结合说明本发明的示例性实施方案，并与“发明详述”相结合用以阐述本发明的原理。

图1是显示根据本发明一个实施方案的光生物反应器的示意图。图2是本发明光生物反应器中包括的第一培养部分的剖视图。图3是说明管式光生物反应器中包括的第二培养部分的一个实施方案的平面图。发明详述本发明人进行了各种实验，以研究培养的光合作用微藻贴附于培养容器内表面上的原因。结果确认了两个原因。第一个原因认为是依照施加周期性光条件和暗条件的微藻增殖及其生长。另一个原因认为是光合作用微藻会贴附于流动速度慢的部位，因为培养溶液的流动局部受限，于是贴附部位扩大。为此，本发明人试图设计通过只施加光条件而能够降低光合作用微藻的增殖速度和保证培养溶液的适当流动的培养容器。但是，本发明人证实，对于具有搅拌器的常规圆柱形光生物反应器，即使提高搅拌速度也不可能获得培养溶液的适当流动。因此，本发明人试图用其他方法而不是仅用搅拌器来使含有光合作用微藻的培养溶液流动，证实将培养溶液从培养罐循环到其两端都偶联到培养罐的管子，与仅使用搅拌器的方法相比能使培养溶液流动良好。因此，本发明人发明出基于用装配有带光源和泵的培养管的管式光生物反应器使培养溶液进行外部循环的光合作用微藻培养方法。根据本发明的使用循环式光生物反应器的方法——该光生物反应器包括具有第二光源的培养管和连接培养管与该光生物反应器主体的泵，该泵使得可以使培养溶液在培养管和光生物反应器主体之间循环——人们可以通过使培养溶液在培养管和光生物反应器主体之间以恒定速度循环、使培养管被照射的面积最大化和使培养溶液充分流动的方式使用循环式光生物反应器，来培养光合作用微藻而又不让光合作用微藻贴附于培养容器的内表面。以下详细描述根据本发明的实施方案的方法。在本发明的一个实施方案中，循环培养光合作用微藻的方法包括以下步骤a)将其中接种有光合作用微藻的培养基注入光生物反应器的第一培养部分，通过照射第一培养部分进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，然后将混合的培养溶液转移到与第一培养部分连接的第二培养部分；c)通过照射第二培养部分进行进一步培养；f)将进一步培养的培养溶液从第二培养部分循环到第一培养部分；和g)在培养结束后，回收培养溶液，然后过滤并收获光合作用微藻藻体。在该方法中，光合作用微藻优选为小球藻属、杜氏藻属或螺旋藻属，更优选螺旋藻属，但不限于这些藻类。光合作用微藻通过第一培养部分装配有的接种进口或新鲜培养基进口注入，但不限于这样注入。另外，第一培养部分装配有用于照射第一培养部分的第一光源。该光源可偶联到第一培养部分的内部，或者偶联到第一培养部分的外部。在后一情况中，第一培养部分的壁优选由透明材料构成或者装配有光线可透过的透明窗口，但不限于这样设置。初级培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围。初级培养的培养温度优选为约32至38°C，但不限于这个范围。第二培养部分的末端与泵部分连接，该泵部分与第一培养部分的第一培养基出口连接，第二培养部分优选变形为Z字形的弯曲管，以使第二培养部分的表面积最大化，但不限于这样设置。进一步培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围，进一步培养的培养温度优选为约32 至38°C，但不限于这个范围。在一个优选的实施方案中，通过流速控制器控制第二培养部分的培养管中的循环培养溶液的流速。流速控制器优选电偶联到泵部分，或者内置于泵部分。在一个优选的实施方案中，流速控制在5至50cm/s之间。在一个更优选的实施方案中，流速为10至40cm/ s。在最优选的实施方案中，流速为20至30cm/s。控制培养溶液的流速对于成功培养螺旋藻是重要的，因为螺旋藻是多细胞的螺旋状藻类。如果流速低，由于流体动力学状况不适当，螺旋藻会发生贴壁，气体交换和照射情况变差。相反，高流速会导致螺旋藻中有用物质的损失。因此，流速应当加以适当控制。同时，初级培养和进一步培养的pH优选为约8. 5至10，但不限于这个范围。在本发明的一个实施方案中，第一培养部分包括培养罐，第一培养部分和第二培养部分之间的转移和循环是通过泵进行，但不限于这样设置。在这个情况中，优选的是，通过第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，并在第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。正压为用于光合作用微藻的常规培养的约0. 1至1. 0kg/cm2f，但不限于这个范围。在本发明的另一个实施方案中，循环培养光合作用微藻的方法包括以下步骤a)通过将包含光合作用微藻接种物的培养基注入第一培养部分并照射第一培养部分，进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，将混合的培养溶液循环到第二培养部分和到第一培养部分，并通过照射第二培养部分进行进一步培养；和c)在进一步培养后通过回收和过滤培养溶液来收获光合作用微藻。在该方法中，光合作用微藻优选为小球藻属、杜氏藻属或螺旋藻属，更优选螺旋藻属，但不限于这些藻类。光合作用微藻通过第一培养部分装配有的接种进口或新鲜培养基进口注入，但不限于这样注入。另外，第一培养部分装配有用于照射第一培养部分的第一光源。该光源可偶联到第一培养部分的内部，或者偶联到第一培养部分的外部。在后一情况中，第一培养部分的壁优选由透明材料构成或者装配有光线可透过的透明窗口，但不限于这样设置。初级培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围。初级培养的培养温度优选为约32至38°C，但不限于这个范围。第二培养部分的末端与泵部分连接，该泵部分与第一培养部分的第一培养基出口连接，第二培养部分优选变形为Z字形的弯曲管，以使第二培养部分的表面积最大化，但不限于这样设置。进一步培养的照射强度优选为约4，000至8，000勒克斯，但不限于这个范围，进一步培养的培养温度优选为约32 至38°C，但不限于这个范围。同时，初级培养和进一步培养的pH优选为约8. 5至10，但不限于这个范围。在一个优选的实施方案中，通过流速控制器控制第二培养部分的培养管中的循环培养溶液的流速。流速控制器优选电偶联到泵部分，或者内置于泵部分。在一个优选的实施方案中，流速控制在5至50cm/s之间。在一个更优选的实施方案中，流速为10至40cm/ s。在最优选的实施方案中，流速为20至30cm/s。在本发明的一个实施方案中，第一培养部分包括培养罐，第一培养部分和第二培养部分之间的转移和循环是通过泵进行，但不限于这样设置。在这个情况中，优选的是，通过第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，并在第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。正压为用于光合作用微藻的常规培养的约0. 1至1. 0kg/cm2f，但不限于这个范围。以下结合附图详细描述用于循环培养光合作用微藻的方法的光生物反应器。图1是显示根据本发明一个实施方案的光生物反应器的示意图。如图1所示，光生物反应器可主要包括第一培养部分100、第二培养部分300和泵部分200，该泵部分与第一培养部分和第二培养部分连接，以使培养溶液在第一培养部分和第二培养部分之间循环。由于第一培养部分100、泵部分200和第二培养部分是互相连接的，它们使得可以通过使培养溶液按以下顺序循环来培养光合作用微藻第一培养部分100 —泵部分200 — 第二培养部分300 —第一培养部分100。在一个优选的实施方案中，培养管330的内径为3至30cm。在一个更优选的实施方案中，内径为5至20cm。在最优选的实施方案中，内径为10至15cm。培养管的内径对于培养螺旋藻是重要的。如果内径超过30cm，由于照射状况不适当，生产率变差。相反，如果内径小于5cm，则难以放大培养体积。第二培养部分300可与第一培养部分100隔开设置。第一培养部分100可如图1 所示以圆柱型提供，但不限于这种形式。例如，第一培养部分100的形状可变形为各种形式，如多边形柱。第二培养部分300可以以管状形状提供，可包括以各种形状制成的管子，寸寸。泵部分200与第一培养部分100和第二培养部分300连接，使得培养溶液可在第一培养部分100和第二培养部分300之间循环。例如，泵部分200可设置在第一培养部分 100和第二培养部分300之间，可装配有与第一培养部分100的第一培养溶液出口 132连接的第三培养基进口 210，且可装配有与泵220和第二培养部分300的第二培养溶液进口 310连接的第三培养溶液出口 230。因此，从第一培养部分100流出的培养溶液被转移到第二培养部分300，且培养溶液按以下顺序循环第一培养部分100 —泵部分200 —第二培养部分300 —第一培养部分100。泵部分200可通过与其电偶联的流速控制器控制循环于第二培养部分300的培养溶液的流速。在一个优选的实施方案中，流速控制器内置于泵部分 200。控制培养溶液的流速对于成功培养螺旋藻是重要的，因为螺旋藻是多细胞的螺旋状藻类。如果流速低，由于流体动力学状况不适当，螺旋藻会发生贴壁，气体交换和照射情况变差。相反，高流速会导致螺旋藻中有用物质的损失。因此，流速应当加以适当控制。优选将流速控制在1至50cm/s之间。更优选地，流速为10至40cm/s。在最优选的实施方案中，流速为20至30cm/s。在一个优选的实施方案中，培养管330的内径为3至30cm。在一个更优选的实施方案中，内径为5至20cm。在最优选的实施方案中，内径为10至15cm。培养管的内径对于培养螺旋藻是重要的。如果内径超过30cm，由于照射状况不适当，生产率变差。相反，如果内径小于5cm，则难以放大培养体积。图2是本发明光生物反应器中包括的第一培养部分100的剖视图。如图2所示， 第一培养部分100可装配有圆柱形培养罐101、接种物进口 110、气体进口 111、传感器端口 120、第一培养溶液进口 131、第一培养溶液出口 132、最终出口 133、压力控制阀112、新鲜培养基进口 134、第一光源140、搅拌器150和温度控制器160。例如，接种物进口 110可偶联到培养罐101的顶部、气体进口 111和传感器端口 120可偶联到培养罐101的下部。但是，该布置是作为一个实施方案提供的，可根据培养罐 101的形状的改变而加以变化。对于初级培养，接种物可通过接种物进口 110或新鲜培养基进口 134注入。但是， 优选使用接种物进口 110，以保持无菌环境。同时，可提供气体进口 111，以将各种气体如氮气和二氧化碳混合气体注入培养罐 101的内部。因此，通过在培养罐101中保持内部正压，可能在光合作用微藻的培养过程中防止来源于外部环境的各种微生物的污染。正压可为用于微藻的常规培养的约0. 1至 1. 0kg/cm2f，但不限于这个范围。传感器端口 120可装配有各种传感器，如pH传感器、CO2传感器、溶氧传感器和温度传感器。
同时，培养溶液通过第一培养溶液进口 131从第二培养部分流入第一培养部分 100，并通过第一培养溶液出口 132流出第一培养部分100到泵部分200。当培养结束时，最终培养溶液通过最终出口 133排放到第一培养部分100的外部。例如，压力控制阀112为由培养光合作用微藻所产生的氧气压力进行门控 (gating)的单向阀，其可被构造成当内部压力保持为正压时被门控向外排放气体，但当内部压力下降时被关闭以停止排放气体。新鲜培养基进口 134是棒型管子，其末端为球形，可以以喷雾球的形状提供，在球形末端的表面上具有许多微小喷嘴。新鲜培养基可通过喷雾球以微喷雾的形式分配到第一培养部分100中，因此新鲜培养基进口 134起到消除第一培养部分100中产生的泡沫的作用。此外，新鲜培养基进口 134可用于供应洗涤剂，以洗涤第一培养部分100、泵部分200和第二培养部分300的内部。第一光源140为用于发出能够在培养光合作用微藻的过程中进行光合作用的光线的装置，其能发出三种波长的光线或者五种波长的光线。为此，优选的是照射强度和光-暗周期根据培养条件自动进行控制。例如，第一光源140可设置在培养罐101的内部。 在另一个实施方案中，如果培养罐100包括透明材料或者培养罐100的某些部分装配有光线可透过的透明窗口，则光源140可设置在培养罐101的外部。搅拌器150可偶联到罐内下部，作用是混合初级培养中的培养溶液和将第一培养部分100中剩余的培养物混合物与从第一培养溶液进口 131流入的培养溶液混合。温度控制器160可连接在第一培养部分100的外部，起到控制温度的作用。温度控制器可以是水夹套，其能够通过使适当温度的水循环通过夹套而控制培养温度，但不限于水夹套。此外， 还可另外装配观察窗口，以便检查第一培养部分100的内部。图3是说明管式光生物反应器中包括的第二培养部分300的一个实施方案的平面图。如图3所示，第二培养部分300装配有与泵部分200的第三培养溶液出口 230连接的第二培养溶液进口 310、培养管330和与第一培养部分100的第一培养溶液进口 131连接的第二培养溶液出口 340。第二光源320可偶联到第二培养部分300的局部或全部。例如，第二光源320可偶联到培养管330的外部，沿所述外部纵向延伸。第二培养部分300的培养管330的作用是使包含光合作用微藻的培养溶液循环，并提供循环中的光合作用微藻接收来自第二光源 320的光线进行光合作用的环境。因此，培养管330可由透明材料构成，以传输从第二光源 330发出的光线。培养管330的整体可仅由透明材料构成，或者仅仅是光线透过的部分由透明材料构成。或者，第二光源320可放在培养管330的内部。在这个情况中，第二光源310 优选偶联到内表面且优选是LED (发光二极管)，培养管330可由不透明材料构成。另外，诸如PH传感器、CO2传感器、溶氧传感器、温度传感器的传感器可附在培养管330的一个或多个侧面。此外，培养管330优选变形为窄长的管状形状，以使暴露于光线的面积最大化。在这个情况中，培养管330优选变形为折叠结构，第二光源320可在培养管330的折叠结构之间多次提供。在本发明的一个实施方案中，第二培养部分300的培养管330可构成为平行多次折叠形式，包括在一个框架上的笔直部分和弯曲部分，或者这种折叠形式可堆积成多层结构。还有，作为用于固定第二光源320的支架的该框架可另外包括第二光源320的电源。另外，第二光源320的作用是发出光线供光合作用微藻在培养过程中进行光合作用。从第二光源320发出的波长优选是类似于日光的三波长或五波长，但不限于这些波长，且优选的是照射强度和光-暗周期根据培养条件自动进行控制。下文通过以下实施例对本发明作更具体的描述。实施例仅为了阐述本发明，因此本领域普通技术人员会认识到，可不背离本发明的精神和范围，对具体的实施例作出改变。 因此，本发明的范围不受限于具体的实施例，而认为所附权利要求书覆盖任何和所有此类落入本发明范围内的申请、修改和实施方案。WMmm ι 醒棚·誠·饑辦糊腿本发明人用韩国专利公报第2002-0083558号中公开的微藻高密度培养装置培养了螺旋藻。具体地讲，本发明人用高密度培养装置在50L接种有螺旋藻(钝顶螺旋藻 (Spirulina platensis) ATCC 53843)的 SOT 培养基中，在 35 °C、6，000 勒克斯的照射下进行初级培养 3 天，所述培养基为=NaHCO3 16. 8g/L、K2HPO4 0. 5g/L、NaNO3 2. 5g/L、K2SO4 lg/L、NaCl lg/L、MgSO4 · 7H20 0. 2g/L、CaCl2 · 2H20 0. 04g/L、FeSO4 · 7H20 0. 01g/L、EDTA 0. 08g/L、痕量金属混合物 A5(H3B03 2. 86g/L、MnCl2 · 4H20 1. 81g/L、ZnSO4 · 7H20 0. 222g/ L、Na2MoO4 · 2H20 0. 39g/L、CuSO4 · 5H200. 079g/L、Co (NO3)2 · 6H20 49. 4mg/L) 1. 0ml/L、痕量金属混合物 B6 改良型(NH4NO3O. 23g/L、K2Cr2 (SO4)4 · 24H20 96mg/L、NiSO4 · 7H20 47. 8mg/L、 Na2WO4 ‘ 2H20 17. 9mg/L、Ti2(S04)340mg/L) 1. Oml/L 和适当量的 NaOH，pH 9.5)。在初级培养结束后，将50L新鲜SOT培养基提供到培养装置，在与初级培养相同的条件下进行进一步培养20天。当进一步培养结束时，收获最终培养溶液，过滤分离藻体。干燥后，测量藻生物量的干重。另外，测量贴附有藻体的内表面积和该面积与培养装置总内表面积之比。immm 2 用现,有的微藻塘养装ι1+吝累旋藻本发明人用韩国专利公报第2004-0019298号中公开的微藻培养装置培养了螺旋藻。具体地讲，本发明人用该培养装置，将50L接种有螺旋藻(钝顶螺旋藻ATCC 53843)的SOT培养基通过装置的一开口部分加到内腔和外腔之间，接着通过该装置的一开口连续注入1 1 (v/v) CO2/空气混合气体并造成螺旋流动，然后在35°C、6，000勒克斯的照射下进行初级培养3天。在初级培养结束后，将50L新鲜SOT培养基提供到培养装置，在与初级培养相同的条件下进行进一步培养20天。当进一步培养结束时，从所述开口部分收获最终培养溶液，过滤分离藻体。干燥后，测量藻生物量的干重。另外，测量贴附有藻体的外腔内表面积和该面积与外腔总内表面积之比。^MM 1 用管式微藻塘养装I1培养螺旋藻本发明人用图1至3中所示的新型微藻培养装置进行了循环培养。首先，将钝顶螺旋藻ATCC 53843的液体菌种体以1 10 (ν/ν)比例接种于SOT培养基中。随后，关闭第一培养溶液进口 131、第一培养溶液出口 132和最终出口 133，将接种有螺旋藻的50L SOT培养基通过接种物进口 110注入培养罐101。然后在如下条件下进行初级培养由温度控制器160控制在35°C，由第一光源提供6，000勒克斯的照射强度， 连续注入CO2，用搅拌器150以60rpm搅拌。此时，用分光光度计(Ultraspec 3100 Pro, Amersham，美国)于680nm处检测光密度(0D_)，以测量培养的螺旋藻的生长速度。
在初级培养结束后，将50L新鲜SOT培养基提供到培养罐101，通过第一培养部分的气体进口 111连续注入二氧化碳和氮气混合气体，以提供用于光合作用的二氧化碳并向培养罐101施加约1. 0kg/cm2f的正压以防止各种微生物的污染。然后，通过以恒定速度开动搅拌器150使培养溶液与新鲜培养基混合，并打开第一培养溶液进口 131和第一培养溶液出口 132。因此，混合的培养溶液被转移到泵部分200的第三培养溶液进口 210。当混合的培养溶液被转移到泵部分200的第三培养溶液进口 210时，泵部分的泵220开动，使得混合的培养溶液可以以Im/秒的速度通过第三培养溶液出口 230转移到第二培养溶液进口 310。培养管330中的总体流速控制至25cm/秒。已转移到第二培养溶液进口 310的混合的培养溶液依次被转移到培养管330、第二培养溶液出口 340和第一培养溶液进口 131。最后，混合的培养溶液通过第一培养溶液进口 131被转移到培养罐101，从而完成一轮循环。 此时，如下进行进一步培养及光合作用用偶联到培养管330的第二光源以6，000勒克斯的照射强度进行照射，通过温度控制器将温度维持在35 °C，培养20天。进一步培养结束后，从第一培养部分100的最终出口 133收获最终培养溶液，过滤分离螺旋藻生物量。干燥生物量后，测量生物量的干重。另外，测量贴附有藻体的培养管330内表面积和该面积与培养管330总内表面积之比。将生物量的干重和所述表面积之比与比较实施例 1和2的干重和表面积之比进行比较(表1)。表1 螺旋藻生物量的干重和贴附面积与培养容器总内表面积之比
权利要求
1.一种循环培养光合作用微藻的方法，所述方法包括a)将其中接种有光合作用微藻的培养基注入光生物反应器的第一培养部分，通过照射第一培养部分进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，然后将混合的培养溶液转移到与第一培养部分连接的第二培养部分；c)通过照射第二培养部分进行进一步培养；d)将进一步培养的培养溶液从第二培养部分循环到第一培养部分；和e)在培养结束后，回收培养溶液，然后过滤并收获光合作用微藻藻体。
2.权利要求1的方法，其中所述光合作用微藻是螺旋藻属。
3.权利要求1的方法，其中所述第一培养是在4，000至8，000勒克斯的照射下进行。
4.权利要求1的方法，其中所述第一培养是在32至38°C的温度下进行。
5.权利要求1的方法，其中所述第一培养是在8.5至10的pH下进行。
6.权利要求1的方法，其中所述第一培养部分包括培养罐，所述第一培养部分和第二培养部分之间的转移和循环通过泵进行。
7.权利要求6的方法，其中通过所述第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，且其中在初级培养过程中在所述第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。
8.权利要求7的方法，其中所述正压为0.1至1. 0kg/cm2fo
9.权利要求1的方法，其中步骤d的循环是在1至50cm/s的流速下进行。
10.权利要求1的方法，其中所述进一步培养是在4，000至8，000勒克斯的照射下进行。
11.权利要求1的方法，其中所述进一步培养是在32至38°C下进行。
12.—种循环培养光合作用微藻的方法，所述方法包括a)通过将包含光合作用微藻接种物的培养基注入第一培养部分并照射第一培养部分， 进行初级培养；b)将初级培养结束后的培养溶液与加到该培养部分的新鲜培养基混合，将混合的培养溶液循环到第二培养部分和到第一培养部分，并通过照射第二培养部分进行进一步培养； 和c)在进一步培养后通过回收和过滤培养溶液来收获光合作用微藻。
13.权利要求12的方法，其中所述光合作用微藻是螺旋藻属。
14.权利要求12的方法，其中所述第一培养是在4，000至8，000勒克斯的照射下进行。
15.权利要求12的方法，其中所述第一培养是在32至38°C的温度下进行。
16.权利要求12的方法，其中所述第一培养是在8.5至10的pH下进行。
17.权利要求12的方法，其中通过所述第一培养部分注入二氧化碳和氮气的混合气体来进行光合作用微藻的光合作用，且其中在初级培养过程中在所述第一培养部分内维持正压来防止各种微生物的污染。
18.权利要求17的方法，其中所述正压为0.1至1. 0kg/cm2fo
19.权利要求12的方法，其中步骤b中的循环是在1至50cm/s的流速下进行。
20.权利要求12的方法，其中步骤b)的进一步培养是在4，000至8，000勒克斯的照射、32至38°C的温度和8. 5至10的pH的条件下进行。
全文摘要
本发明提供了循环式光生物反应器。所述循环式光生物反应器包括第一培养部分、第二培养部分和连接第一培养部分和第二培养部分的泵部分。第一培养部分包括其中被供应培养基的培养罐和偶联到该培养罐的第一光源，该光源照射该培养罐的内部。第二培养部分包括设置在该培养罐外部并被供应来自该培养罐的培养物的培养管，和偶联到该培养管的第二光源，该光源照射该培养管的内部。泵部分连接第一培养部分和第二培养部分两者，以使培养溶液在它们之间循环。
文档编号C12R1/89GK102344889SQ20101024867
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者姜憙奎, 权宁一, 林希贞, 金光浩, 金善钟, 金美廷 申请人:乙支大学产学协力团, 凯洛斯环球有限公司