一種微生物薄層水體培養(yǎng)系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補(bǔ)充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相為小體積。本發(fā)明專利技術(shù)公開的培養(yǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微生物生長和培養(yǎng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)調(diào)整，并節(jié)省大量水資源。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了在液相-固相的兩相系統(tǒng)培養(yǎng)微生物的方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及微生物培養(yǎng)領(lǐng)域，更具體的，本專利技術(shù)涉及微生物薄層水體培養(yǎng)系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
隨著化石能源日益枯竭，越來越多的國家開始重視可再生能源的研究與發(fā)展。但是生物質(zhì)能源的發(fā)展也同樣受到客觀條件的制約，難以滿足大規(guī)模替代化石燃料的規(guī)模和成本要求。因此，迫切需要開發(fā)不占用可耕地、淡水、化肥資源的新型生物能源技術(shù)，為可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供具備現(xiàn)實(shí)可行性的手段，切實(shí)有效減少二氧化碳排放，促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)體系向基于可再生能源的綠色工業(yè)體系轉(zhuǎn)化。利用微生物來生產(chǎn)能源是能源產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)發(fā)展方向。而對(duì)生物燃料生物源，例如藻類的培養(yǎng)系統(tǒng)和方法的關(guān)注也與日俱增。藻類儲(chǔ)存豐富的油脂，因此被視為有潛力的生物原料，可用來轉(zhuǎn)化成燃料。微藻的用途廣泛，可應(yīng)用的領(lǐng)域很多如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、動(dòng)物飼料、環(huán)境檢測(cè)\凈化、生物技術(shù)、可再生能源的制造等。微藻可以吸收二氧化碳通過光合作用制造維生素類、氨基酸、色素類、蛋白質(zhì)、多糖類、脂肪酸等有用成分，作為養(yǎng)殖用的飼料等被培養(yǎng)。在其進(jìn)行光合作用的過程中對(duì)溫室氣體二氧化碳的吸收，無形中放慢了全球氣候變暖的腳步。為了有效的得到藻類等微生物所帶來的價(jià)值，近年來，對(duì)于培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系、培養(yǎng)方法、培養(yǎng)裝置的研究逐漸成為熱點(diǎn)。工業(yè)化生產(chǎn)培養(yǎng)藻類主要有兩種方式包括:開放式培養(yǎng)和密閉式培養(yǎng)兩種方式。現(xiàn)有的藻類開放式培養(yǎng)系統(tǒng)主要有圓形培養(yǎng)池及跑道式培養(yǎng)池兩種，這些方式都存在如下缺陷:(I)使用成本高，造成這個(gè)后果的根源無疑是對(duì)水體的大量需求，從而導(dǎo)致運(yùn)輸、裝置等成本的提高。(2)對(duì)于圓形培養(yǎng)池來說，其具有攪拌不均勻、攪拌耗能高、氣體混合不易以及土地利用率低等。在現(xiàn)有技術(shù)中 ，為達(dá)到為藻類等微生物細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)控培養(yǎng)體系的環(huán)境參數(shù)、提供生存空間、更有效的吸收光照等目的，大量水體的存在是不可避免的。而大量水體是導(dǎo)致上述缺陷的直接原因，因此，迫切需要一種能只需要很少的水體就能實(shí)現(xiàn)有效培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系。另外，在現(xiàn)有的微生物培養(yǎng)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)裝置僅僅是為所述的微生物培養(yǎng)提供養(yǎng)料和生長條件的裝置，而這種裝置的缺陷是通常只能為一種微生物提供養(yǎng)料和生長條件，此外，無法根據(jù)外部環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)改變所述微生物的生長條件，如營養(yǎng)成分調(diào)整，光照調(diào)整，溫度調(diào)整等，這樣的裝置局限性很明顯，大大阻礙了微生物培養(yǎng)的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提供了一種兩相微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，即在培養(yǎng)系統(tǒng)中采用固相部分為微生物提供生長空間，另外提供了液相為微生物提供或補(bǔ)充水分和養(yǎng)料，其中液相是小的水體，能夠達(dá)到有效為微生物提供或補(bǔ)充水分和養(yǎng)料的目的。本專利技術(shù)提供了一種培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于:所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補(bǔ)充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相的體積是小水體，在本專利技術(shù)的一個(gè)方面，液相和固相體積比小于10:1,優(yōu)選小于3:1,最優(yōu)選小于1:1;承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統(tǒng)；所述支撐裝置用以支撐所述的承載裝置，通過連接裝置與所述的承載裝置連接；營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)，用來實(shí)現(xiàn)所述微生物的生長與代謝；條件控制裝置與所述支撐裝置連接，可以通過所述連接裝置調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向。本專利技術(shù)的培養(yǎng)系統(tǒng)還任選地包括采收裝置，用以采收微生物或其產(chǎn)物。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述連接裝置為卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置，所述連接裝置是可拆卸的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述的支撐裝置是可旋轉(zhuǎn)、可平移或可固定的裝置。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中所述營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置還包括流量表和控制閥，所述流量表用于顯示營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量，控制閥用于控制營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例，其中所述條件控制裝置還包括溫度控制裝置、光照控制裝置或蒸發(fā)控制裝置，上述裝置通過連接裝置與所述承載裝置連接，通過承載裝置的光朝向的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)所述微生物生長系統(tǒng)的培養(yǎng)溫度，光照強(qiáng)度或蒸發(fā)程度的調(diào)節(jié)。本專利技術(shù)提供的系統(tǒng)可以用于培養(yǎng)微生物。微生物包括光養(yǎng)型生物體。光養(yǎng)型生物體是利用光合作用的生物體，包括真核植物、藻類、原生生物，以及原核生物的藍(lán)細(xì)菌、綠色硫細(xì)菌、紫色硫細(xì)菌等。微生物還可以是異養(yǎng)生物體，例如真菌類、細(xì)菌等。在本專利技術(shù)中，微生物基本上在兩相培養(yǎng)系統(tǒng)的固相中生長。所述“基本上”是指微生物通過吸附等化學(xué)、物理作用吸附或被限定在固相內(nèi)部或其表面繁殖和生長，但不排除有少數(shù)微生物脫離固相系統(tǒng)進(jìn)入到液相中。在本專利技術(shù)的液相-固相的兩相微生物生長系統(tǒng)中，固相(例如固體多孔性材料)內(nèi)部保持液體(培養(yǎng)液/水分)的飽和狀態(tài)。固相的體積是指該兩相系統(tǒng)中處于液體飽和狀態(tài)下固相的外部體積。所述液相的體積是指該兩相系統(tǒng)中固相外的液體的體積，即不包括固相內(nèi)的液體的體積。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面，微生物是藻類，包括但不限于下述中的菌種:原核生物的藍(lán)藻門；原生生物的硅藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門、隱藻門、裸藻門；以及屬于植物界的紅藻門、褐藻門、綠藻門和輪藻門等。這些藻類可以是生活在淡水的或海水的。在本專利技術(shù)的其中一個(gè)方面，微生物是藍(lán)藻、小球藻、娃藻、綠藻、葡萄藻、柵藻、集胞藻、隱球藻、念珠藻、聚球藻、球藻、雙歧藻、鞭枝藻、螺旋藻、馬尾藻、微囊藻，魚腥藻、項(xiàng)圈藻、顫藻、束絲藻、小定鞭藻等，最優(yōu)選為藍(lán)藻、小球藻、硅藻、綠藻、葡萄藻、柵藻。在本專利技術(shù)的某些方面，微生物可以經(jīng)過基因工程修飾?；蚬こ绦揎棧蚍Q為基因改造，或基因重組，是指對(duì)微生物的基因組進(jìn)行改變，令其因異源核酸(如重組DNA構(gòu)建體)的存在而發(fā)生改變。修飾后的微生物體內(nèi)的基因或蛋白發(fā)生變化，會(huì)增加、減少或改變有關(guān)蛋白、脂類、核酸、糖類等的產(chǎn)生，獲得需要的結(jié)果和產(chǎn)物。例如，可以對(duì)異養(yǎng)生物體進(jìn)行基因工程使其變成可利用光進(jìn)行自養(yǎng)的微生物，或是通過引入相關(guān)代謝途徑令不生產(chǎn)乙醇的藻類等微生物產(chǎn)生乙醇。微生物的產(chǎn)物可以是微生物的細(xì)胞體本身，也稱為生物量，其提供蛋白、脂類、核酸、糖類等，可以用于工業(yè)或營養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)，或者用于畜牧或海產(chǎn)養(yǎng)殖。另外，微生物的產(chǎn)物還包括各種微生物細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，包括其合成的代謝物、代謝中間體，或經(jīng)過基因改造而生產(chǎn)的商業(yè)產(chǎn)品，例如醇類、烴類、糖類、脂肪類等。本專利技術(shù)用于培養(yǎng)微生物需要的水分和營養(yǎng)物質(zhì)可以培養(yǎng)液形式提供。培養(yǎng)液是指用于培養(yǎng)被包含在微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的生物體的組合物，典型地包括:例如，在藻類和/或其他捕獲光的生物體的情況下，是水或鹽溶液(例如，海水或鹽味水)以及用于促使這類生物體生存并且生長的足夠的營養(yǎng)物。培養(yǎng)基還包括氮源，該氮源可以包括但不限于硝酸鹽、脲、氨以及銨鹽、尿酸、以及氨基酸。培養(yǎng)基還包括碳源，包括有機(jī)碳源，如有機(jī)物，另外還包無機(jī)碳源如二氧化碳，可以通過連續(xù)或間歇通入含有高于大氣二氧化碳(CO2)濃度的CO2/空氣混合氣或人工配合氣、純CO2氣體、煙道氣等，也可以是通過補(bǔ)充含有無機(jī)碳源的溶液的方式。培養(yǎng)微生物所要求的或適合用于維持正在生長的捕獲光的生物體的培養(yǎng)物質(zhì)(例如，發(fā)酵培養(yǎng)基)的具體的液體培養(yǎng)基組合物、營養(yǎng)物本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于：所述微生物生長系統(tǒng)為液相?固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補(bǔ)充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相和固相體積比小于10∶1，優(yōu)選小于3∶1，最優(yōu)選小于1∶1；承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統(tǒng)；所述支撐裝置用以支撐所述的承載裝置，通過連接裝置與所述的承載裝置連接；營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)，用來實(shí)現(xiàn)所述微生物的生長與代謝；條件控制裝置與所述支撐裝置連接，可以通過所述連接裝置調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范文俊，鄭曉光，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江齊成碳能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：