一種微生物飽和固體培養系統技術方案

本發明專利技術提供了一種培養系統，包括微生物生長系統、承載裝置、支撐裝置、營養供應循環裝置、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為固相系統，微生物在所述生長系統的固相中生長。本發明專利技術公開的培養系統可以實現微生物生長和培養環境的動態調整，并節省大量水資源。本發明專利技術還提供了培養微生物的方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微生物培養領域，尤其涉及一種包含固相生長系統的微生物固體培養系統和培養微生物的方法。
技術介紹
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展。但是生物質能源的發展也同樣受到客觀條件的制約，難以滿足大規模替代化石燃料的規模和成本要求。因此，迫切需要開發不占用可耕地、淡水、化肥資源的新型生物能源技術，為可再生能源產業發展提供具備現實可行性的手段，切實有效減少二氧化碳排放，促進傳統工業體系向基于可再生能源的綠色工業體系轉化。利用微生物來生產能源是能源產業中的一個發展方向。而對生物燃料生物源，例如藻類的培養系統和方法的關注也與日俱增。藻類儲存豐富的油脂，因此被視為有潛力的生物原料，可用來轉化成燃料。微藻的用途廣泛，可應用的領域很多如醫藥工業、食品工業、動物飼料、環境檢測\凈化、生物技術、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、多糖類、脂肪酸等有用成分，作為養殖用的飼料等被培養。在其進行光合作用的過程中對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值，近年來，對于培養藻類等微生物的培養體系、培養方法、培養裝置的研究逐漸成為熱點。工業化生產培養藻類主要有兩種方式包括:開放式培養和密閉式培養兩種方式。現有的藻類開放式培養系統主要有圓形培養池及跑道式培養池兩種，這些方 式都存在如下缺陷:(I)使用成本高，造成這個后果的根源無疑是對水體的大量需求，從而導致運輸、裝置等成本的提高。(2)對于圓形培養池來說，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。在現有技術中，為達到為藻類等微生物細胞提供營養物質、調控培養體系的環境參數、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現有效培養藻類等微生物的培養體系。另外，在現有的微生物培養領域中，傳統的微生物培養裝置僅僅是為所述的微生物培養提供養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料和生長條件，此外，無法根據外部環境的變化，實時改變所述微生物的生長條件，如營養成分調整，光照調整，溫度調整等，這樣的裝置局限性很明顯，大大阻礙了微生物培養的效果。
技術實現思路
為了克服現有技術中的上述缺點，本專利技術提供了一種固相微生物培養系統，在培養系統中采用固相部分為微生物提供生長空間，同時提供了營養供應循環系統為微生物提供或補充水分和養料，能夠達到有效為微生物提供良好生長環境的目的。本專利技術提供了一種培養系統，包括微生物生長系統、承載裝置、支撐裝置、營養供應循環裝置、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為固相系統，微生物基本上在固體材料中生長，所述固體材料內部保持水分基本飽和狀態；承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統；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；營養供應循環裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環管道用來為所述生長系統提供水分和營養物質，用來實現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節所述承載裝置的光朝向。本專利技術的培養系統還任選地包括采收裝置，用以采收微生物或其產物。根據本專利技術的一個優選實施例，其中所述連接裝置為卡槽裝置、固定環裝置或嵌入式連接裝置，所述連接裝置是可拆卸的。根據本專利技術的一個優選實施例，其中所述的支撐裝置是可旋轉、可平移或可固定的裝置。根據本專利技術的一個優選實施例，其中所述營養供應循環裝置還包括流量表和控制閥，所述流量表用于顯示營養供應循環裝置中的液體流量，控制閥用于控制營養供應循環裝置中的液體流量。·根據本專利技術的一個優選實施例，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節，實現所述微生物生長系統的培養溫度，光照強度或蒸發程度的調節。本專利技術提供的系統可以用于培養微生物。微生物包括光養型生物體。光養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，以及原核生物的藍細菌、綠色硫細菌、紫色硫細菌等。微生物還可以是異養生物體，例如真菌類、細菌等。在本專利技術中，微生物基本上在固體材料中生長。微生物通過化學、物理作用吸附或被限定在固相內部或其表面繁殖和生長。在本專利技術的一個方面，微生物是藻類，包括但不限于下述中的菌種:原核動物的藍藻門，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。這些藻類或藍細菌可以是生活在淡水的或海水的。在本專利技術的其中一個方面，微生物是藍藻、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、項圈藻、_藻、束絲藻、小定鞭藻等，最優選為藍藻、小球藻、硅藻、綠藻、葡萄藻、柵藻。在本專利技術的某些方面，微生物可以經過基因工程修飾。基因工程修飾，或稱為基因改造，或基因重組，是指對微生物的基因組進行改變，令其因異源核酸(如重組DNA構建體)的存在而發生改變。修飾后的微生物體內的基因或蛋白發生變化，會增加、減少或改變有關蛋白、脂類、核酸、糖類等的產生，獲得需要的結果和產物。例如，可以對異養生物體進行基因工程使其變成可利用光進行自養的微生物，或是通過引入相關代謝途徑令不生產乙醇的藻類等微生物產生乙醇。微生物的產物可以是微生物的細胞體本身，也稱為生物量，其提供蛋白、脂類、核酸、糖類等，可以用于工業或營養物質生產，或者用于畜牧或海產養殖。另外，微生物的產物還包括各種微生物細胞產生的化學物質，包括其合成的代謝物、代謝中間體，或經過基因改造而生產的商業產品，例如烷烴類、糖類等。本專利技術用于培養微生物需要的水分和營養物質可以培養液形式提供。培養液是指用于培養被包含在微生物培養系統內的生物體的組合物，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物。培養基還包括氮源，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。培養基還包括碳源，包括有機碳源，如有機物，另外還包無機碳源如二氧化碳，可以通過連續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，也可以是通過補充含有無機碳源的溶液的方式。培養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物質(例如，發酵培養基)的具體的液體培養基組合物、營養物、等在本領域中是熟知的。在本專利技術的一個方面，所述培養系統的固相為固體多孔性材料，用于給微生物提供生長空間。多孔性材料內部保持培養液/水分的基本飽和狀態。培養液/水分向微生物細胞提供水分和營養。多孔性材料包括無機材料或有機材料如下:無機材料例如活性炭、多孔玻璃，多孔陶瓷，多糖類例如纖維素、交聯葡萄糖、明膠，天然高分子凝膠載體例如瓊脂，以及有機合成高分子材料。這些材料具有對微生物細胞無毒、傳質性能好，透光透水性良好、性質穩定、不易被微生物降解。在本專利技術的一個方面本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微生物培養系統，包括微生物生長系統、承載裝置、支撐裝置、營養供應循環裝置、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為固相系統，微生物在固體材料中生長，所述固體材料內部保持液體基本飽和狀態；承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統；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；營養供應循環裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環管道用來為所述生長系統提供水分和營養物質，用來實現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節所述承載裝置的光朝向。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：范文俊，鄭曉光，
申請(專利權)人：浙江齊成碳能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：