一种空间站蓝藻生物培育方法与流程

本发明涉及生物微重力培育，具体的说是一种空间站蓝藻生物培育方法。

背景技术：

1、蓝藻又名蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体、能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。蓝藻生长会通过光合作用释放氧气，过量氧气溶解在培养液中会抑制蓝藻生长，需要通过搅拌促进培养液中过饱和的氧气排出。目前，常采用人工池、管式玻璃反应器或板式玻璃反应器对蓝藻进行培养。然而，在空间站的微重力环境下，开放式人工池无法使用，需要使用封闭式培养容器，但传统封闭式培养容器自重大，且玻璃容器封闭后在微重力环境下，内部液体无法以重力驱动方式流出，培养及采收过程麻烦，很难满足人们的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种空间站蓝藻生物培育方法，该空间站蓝藻生物培育方法，在外太空环境的限制条件下，利用空间站的光温条件，模拟蓝藻适宜生长条件来培养蓝藻，系统生产全程洁净培养，无有害物质产出，实现了蓝藻的持续稳定培养的生态闭环，可利用二氧化碳、尿酸等航天员代谢产物，通过蓝藻光合作用等反应释放氧气、产生碳水化合物和蛋白质，蓝藻经清洗后可直接作为航天员食品，有利于补充航天员营养和抗辐射，应用前景广阔。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种空间站蓝藻生物培育方法，具体包括以下步骤：

4、s1、将可压缩的蓝藻反应器中的空气排出，再向蓝藻反应器内添加水和培养母液，并将其搅拌均匀；

5、s2、将蓝藻反应器固定于室温明亮处，加入藻种液，并进行搅拌培养；

6、s3、培养完成后，停止搅拌，将离心过滤器的出液端接至培养液中转容器；

7、s4、启动离心过滤器，将蓝藻反应器中60％-80％的藻液挤入离心过滤器中进行离心过滤，离心过滤完毕后，从离心过滤器中取出藻泥，将中转容器中的培养液加注回蓝藻反应器中，并补充养料进行下一周期的培养。

8、优选地，步骤s1中所述蓝藻反应器包括进液侧板、出液侧板、可透光的折叠外膜和搅拌器；所述折叠外膜的两端分别与进液侧板和出液侧板固定连接合围成培养内腔；所述进液侧板上设置有进料口，进料口上设置有盖板；所述出液侧板上设置有出料管，出料管上设置有出料阀；所述搅拌器包括支架、转轴、驱动机构和两个主叶片；所述支架固定于折叠外膜内；所述转轴与支架转动连接，主叶片分别固定于支架上下两侧的转轴上；所述主叶片两端在远离支架一侧分别设置有凹槽；所述凹槽一端设置有子叶片，子叶片一端依靠弹性部件向外张开，当子叶片受压时被压入凹槽内；所述驱动机构与转轴连接，通过驱动机构带动转轴旋转进行搅拌。

9、优选地，所述进料口内侧设置有向内凸起的两瓣硅胶膜，硅胶膜用于对插入进料口的物体进行挤压并限制液体向外溢出。

10、优选地，所述驱动机构包括搅拌电机、主动齿轮和从动齿轮；所述驱动机构设置于支架内；所述搅拌电机与支架固定连接；所述主动齿轮套接固定于搅拌电机的输出轴上；所述从动齿轮套接固定于转轴上；所述主动齿轮和从动齿轮互相啮合，通过搅拌电机带动转轴旋转。

11、优选地，所述进液侧板和出液侧板外侧分别固定有提手。

12、优选地，步骤s1的具体过程为：

13、s11、打开出料阀，向中间挤压进液侧板和出液侧板，将折叠外膜向内折叠并把空气排出；

14、s12、关闭出料阀，从进料口向内注入20l水；

15、s13、启动搅拌器，从进料口向内注入培养母液，所述培养母液包括6la液、150mlb液、300mlc液、150mld液、100mle液、100mlf液和100mlg液，其中，a液为5g/100mlnahco3水溶液，b液为5gkh2po4+10gk2so4/100ml水，c液为10g/100mlnano3水溶液，d液为20gnacl+4gmgso4+0.8gcacl2/100ml水，e液为0.73g/100mledta铁钠溶液，f液由855mg/l的硼酸、543mg/l的四水氯化锰、66mg/l的七水硫酸锌、6mg/l的钼酸铵和24mg/l的五水硫酸铜配制而成，g液由6.87mg/l的偏钒酸铵、14.34mg/l的六水硫酸镍、5.37mg/l的钨酸钠、12mg/l的硫酸亚钛、12mg/l的六水硝酸钴和28.8mg/l的钾铬矾配制而成；

16、s14、水和培养母液搅拌均匀后，继续搅拌25-35min，停止搅拌，并静置24h。

17、优选地，步骤s2的具体过程为：将蓝藻反应器固定于室温明亮处，启动搅拌器并向蓝藻反应器内加入3l藻种液，蓝藻在蓝藻反应器内培养14天后即可进行采收。

18、优选地，所述离心过滤器包括上盖、离心筒、收集槽、离心电机、离心柱、多个弧形的离心叶片和多个过滤网片；所述上盖盖设于离心筒上端，且上盖设置有注料口；所述收集槽固定于离心筒下端；所述离心柱下端与离心筒内底部转动连接；所述离心电机与离心筒外底部固定连接，且其输出轴与离心柱固定连接；所述离心柱上端设置有与注料口连通的储料腔，离心柱下端设置有多个与储料腔连通的输料孔；所述离心柱侧壁设置有多个与输料孔连通的离心孔；所述离心叶片周向间隔固定于离心柱外壁；所述过滤网片两侧分别与离心叶片固定连接，通过离心柱旋转将蓝藻拦截在过滤网片内侧的两个离心叶片之间；所述过滤网片外侧的离心筒底部设置有与收集槽连通的漏液口；所述收集槽下端设置有出液口。

19、优选地，步骤s4的具体过程为：

20、s41、启动离心电机，将出料管插入注料口中，并打开出料阀；

21、s42、向下挤压进液侧板，将蓝藻反应器中60％-80％的藻液从注料口挤入储料腔内；

22、s43、待离心筒中过滤后的培养液从漏液口进入收集槽后，关闭离心电机并打开上盖，将过滤网片内侧的藻泥取出；

23、s44、将中转容器中的培养液加注回蓝藻反应器中，并向蓝藻反应器内加注150mlb液、300mlc液或每天添加1.5g尿素、0.25molco2，再将蓝藻反应器固定于室温明亮处，进行下一周期的培养。

24、采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：本发明在外太空环境的限制条件下，利用空间站的光温条件，模拟蓝藻适宜生长条件来培养蓝藻。蓝藻反应器和离心过滤器采用突破性的技术来重新创建环境条件，如无机盐、光照强度、co2，通过预先设定数据，快速轻松地设计重要的藻类生长环境与增长变量，有效吸收空间站内的二氧化碳，释放氧气，可通过回收利用人体代谢产物尿素等物质应用于蓝藻培养，收获具有丰富营养、良好抗辐射功效的新鲜螺旋藻健康食品供航天员食用，系统生产全程洁净培养，无有害物质产出，实现了蓝藻的持续稳定培养的生态闭环。这是一套在太空环境下，具备优秀创新价值的生物科技装置。空间站蓝藻反应器对改变航天员的太空生存环境及生存质量具有重要意义。

技术特征：

1.一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于：步骤s1中所述蓝藻反应器(1)包括进液侧板(10)、出液侧板(11)、可透光的折叠外膜(12)和搅拌器(13)；所述折叠外膜(12)的两端分别与进液侧板(10)和出液侧板(11)固定连接合围成培养内腔；所述进液侧板(10)上设置有进料口(100)，进料口(100)上设置有盖板(101)；所述出液侧板(11)上设置有出料管(110)，出料管(110)上设置有出料阀(111)；所述搅拌器(13)包括支架(130)、转轴(131)、驱动机构(132)和两个主叶片(133)；所述支架(130)固定于折叠外膜(12)内；所述转轴(131)与支架(130)转动连接，主叶片(133)分别固定于支架(130)上下两侧的转轴(131)上；所述主叶片(133)两端在远离支架(130)一侧分别设置有凹槽(1330)；所述凹槽(1330)一端设置有子叶片(134)，子叶片(134)一端依靠弹性部件向外张开，当子叶片受压时被压入凹槽(1330)内；所述驱动机构(132)与转轴(131)连接，通过驱动机构(132)带动转轴(131)旋转进行搅拌。

3.如权利要求2所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于：所述进料口(100)内侧设置有向内凸起的两瓣硅胶膜(102)，硅胶膜(102)用于对插入进料口(100)的物体进行挤压并限制液体向外溢出。

4.如权利要求3所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于：所述驱动机构(132)包括搅拌电机(1320)、主动齿轮(1321)和从动齿轮(1322)；所述驱动机构(132)设置于支架(130)内；所述搅拌电机(1320)与支架(130)固定连接；所述主动齿轮(1321)套接固定于搅拌电机(1320)的输出轴上；所述从动齿轮(1322)套接固定于转轴(131)上；所述主动齿轮(1321)和从动齿轮(1322)互相啮合，通过搅拌电机(1320)带动转轴(131)旋转。

5.如权利要求4所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于：所述进液侧板(10)和出液侧板(11)外侧分别固定有提手(14)。

6.如权利要求5所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于，步骤s1的具体过程为：

7.如权利要求6所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于，步骤s2的具体过程为：将蓝藻反应器(1)固定于室温明亮处，启动搅拌器(13)并向蓝藻反应器(1)内加入3l藻种液，蓝藻在蓝藻反应器(1)内培养14天后即可进行采收。

8.如权利要求7所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于：所述离心过滤器(2)包括上盖(20)、离心筒(21)、收集槽(22)、离心电机(23)、离心柱(24)、多个弧形的离心叶片(25)和多个过滤网片(26)；所述上盖(20)盖设于离心筒(21)上端，且上盖(20)设置有注料口(200)；所述收集槽(22)固定于离心筒(21)下端；所述离心柱(24)下端与离心筒(21)内底部转动连接；所述离心电机(23)与离心筒(21)外底部固定连接，且其输出轴与离心柱(24)固定连接；所述离心柱(24)上端设置有与注料口(200)连通的储料腔(240)，离心柱(24)下端设置有多个与储料腔(240)连通的输料孔(241)；所述离心柱(24)侧壁设置有多个与输料孔(241)连通的离心孔(242)；所述离心叶片(25)周向间隔固定于离心柱(24)外壁；所述过滤网片(26)两侧分别与离心叶片(25)固定连接，通过离心柱(24)旋转将蓝藻拦截在过滤网片(26)内侧的两个离心叶片(25)之间；所述过滤网片(26)外侧的离心筒(21)底部设置有与收集槽(22)连通的漏液口(210)；所述收集槽(22)下端设置有出液口(220)。

9.如权利要求8所述的一种空间站蓝藻生物培育方法，其特征在于，步骤s4的具体过程为：

技术总结
本发明公开了一种空间站蓝藻生物培育方法，具体包括以下步骤：S1、将可压缩的蓝藻反应器中的空气排出，再向蓝藻反应器内添加水和培养母液，并将其搅拌均匀；S2、将蓝藻反应器固定于室温明亮处，加入藻种液，并进行搅拌培养；S3、培养完成后，停止搅拌，将离心过滤器的出液端接至培养液中转容器；S4、启动离心过滤器，将蓝藻反应器中60％‑80％的藻液挤入离心过滤器中进行离心过滤，离心过滤完毕后，从离心过滤器中取出藻泥，将中转容器中的培养液加注回蓝藻反应器中，并补充养料进行下一周期的培养，该发明在外太空环境的限制条件下，利用空间站的光温条件，模拟蓝藻适宜生长条件来培养蓝藻，实现了蓝藻的持续稳定培养的生态闭环，应用前景广阔。

技术研发人员：林辉,赖凌峰,林宏
受保护的技术使用者：蓝昭生物科技（福建）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13