CN100397980C - 一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器 - Google Patents

一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了本发明一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，它包括：一个空气压缩机，一个空气缓冲罐，一个第一气体过滤器，一个气体分布器，一个反应器主体，该反应器主体从下至上依次由圆柱体、圆台体和球体构成，所述圆柱体下部与所述气体分布器上部相连，圆柱体侧面设置有一取样口；一个第二气体过滤器，气体经该气体过滤器排出反应器系统。为了给不定根生长提供良好的生长环境，包括流体力学环境和传质状况，气升式反应器主体部分的结构设计为圆柱体上部与一圆台体相连，圆台体上部与一球体相连，从而可以保持恒气体流量而变气速供气，改善反应器内的氧气供应状况。

Description

一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器
技术领域
本发明涉及一种药用植物组织培养用工业反应器技术，特别涉及一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器技术。属于中药组织培养反应器工程领域。
背景技术
近年来，随着回归自然，崇尚天然药物热潮的兴起，对植物药的需求明显增加，致使中药野生资源逐年减少，药用植物的大田栽培虽是缓解办法，但是，也存在着药材的生产周期长、生产成本高、占用耕地、病虫害、农残留、重金属等问题，而采用工业生物反应器进行植物组织培养是解决中药资源问题的一条重要途经。
自1968年古谷等用130m3的发酵罐进行人参细胞培养的工业化生产以来，细胞培养反应器的产业化取得了显著成就。但是，细胞培养存在较大的遗传稳定性问题，而植物组织培养可以克服这一缺点。目前韩国已经在高丽参不定根和毛状根的发酵培养方面取得了突破性进展，成功进行了产业化，同时，还以培养的高丽参不定根和毛状根开发了系列保健品和化妆品。人参胚的研究和柴胡毛状根培养的工业化也在不断的成熟。此外，美国在青蒿的毛状根培养方面也取得了进展，发现供气中加入CO2可以防止培养毛状根的枯死。德国科学家利用培养印度獐牙菜的毛状根成功生产苦杏苷。植物组织用反应器与细胞培养用反应器有一定区别，因此，组织培养用反应器的研发具有意义。
丹参(Salvia miltiorrhiza)是我国传统中药，具有活血化淤，通经止痛的功能。目前，丹参毛状根的植物组织培养大多处于摇瓶阶段(黄炼栋等，1997；USPatNO.5908771；JP02215397)，其生物反应器培养还很不成熟(邱德有等采用球形反应器进行了丹参毛状根和不定根的反应器培养研究，No.00107475.x)，而生物反应器的培养具有很多优点：工作体积大、单位体积生产能力高、物理和化学条件控制方便等，为植物组织培养工业化开辟了广阔的前景。国内外尚未见到采用本发明的特殊气升式反应器培养丹参不定根的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，以进行丹参不定根的工业化培养，提供优质的中药材。本发明的生物反应器能够提供适合于丹参不定根生长的优良流体力学和传质环境，并获得与摇瓶相同培养条件下高的增殖倍数和有效成份含量。
本发明一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，它包括：
(a)一个空气压缩机；
(b)一个空气缓冲罐，该空气缓冲罐通过一个第一连接管与所述空气压缩机相连；
(c)一个第一气体过滤器，该过滤器通过一个装有流量计的第二连接管与所述空气缓冲罐相连；
(d)一个气体分布器，该分布器底部通过一个第三连接管与所述第一气体过滤器上部相连；
(e)一个反应器主体，该反应器主体从下至上依次由圆柱体、圆台体和球体构成，所述圆柱体下部与所述气体分布器上部相连，圆柱体侧面设置有一取样口；
(f)一个第二气体过滤器，该气体过滤器通过一个第四连接管与所述反应器主体圆球体上部相连，气体经该气体过滤器排出反应器系统。
为了给不定根生长提供良好的生长环境，包括流体力学环境和传质状况，气升式反应器主体部分的结构设计为圆柱体上部与一圆台体相连，圆台体上部与一球体相连，从而可以保持恒气体流量而变气速供气，改善反应器内的氧气供应状况，气含率测试结果表明，相对于其它诸如柱形或球形反应器，这种反应器结构型式的气泡分散较均匀，并且局部气含率随轴向位置而变化。通过调整圆台体积和球体体积之比、圆柱体积和圆台体积之比以及圆台体的角度可以改变反应器内供气情况。
附图说明
附图为本发明一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
本发明一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，它包括：一个空气压缩机8；一个空气缓冲罐7，该空气缓冲罐7通过第一连接管与所述空气压缩机8相连；一个第一气体过滤器1，该过滤器通过一个装有流量计9的第二连接管6与所述空气缓冲罐7相连；一个气体分布器5，该分布器5底部通过一个第三连接管与气体过滤器1上部相连；一个反应器主体，该反应器主体从下至上依次由圆柱体4、圆台体3和球体2构成，所述圆柱体4下部与所述气体分布器5上部相连，圆柱体4侧面设置有一取样口；一个第二气体过滤器10，该气体过滤器10通过一个第四连接管与所述反应器主体圆球体2上部相连，气体经气体过滤器排出反应器系统。反应器主体的圆台体积和球体体积之比为1∶10～60∶1，最好为1∶3～30∶1。反应器主体的圆柱体积和圆台体积之比为1∶200～30∶1，最好为1∶100～15∶1。反应器主体的圆台体的底部角度为3°～89°，最好为45°～75°，所述的底部角度为圆台体轴线与锥线的夹角。
由空气压缩机8压出的空气经缓冲罐7、流量计9、连接管6及气体过滤器1后，进入气体分布器5，气体在气体分布器内进行均匀分布后，进入生物反应器主体，即历经圆柱体4，圆台体3和球体2，气体在反应器主体内与接种在反应器内的悬浮在培养液中的丹参不定根进行接触，均匀供给不定根生长所需的氧气，之后，气体离开球体2，经气体过滤器10排出反应器系统。

Claims (7)

1.一种用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，它包括：
(a)一个空气压缩机(8)；
(b)一个空气缓冲罐(7)，该空气缓冲罐(7)通过第一连接管与所述空气压缩机(8)相连；
(c)一个第一气体过滤器(1)，该过滤器通过一个装有流量计(9)的第二连接管(6)与所述空气缓冲罐(7)相连；
(d)一个气体分布器(5)，该分布器(5)底部通过一个第三连接管与所述第一气体过滤器(1)的上部相连；
(e)一个反应器主体，该反应器主体从下至上依次由圆柱体(4)、圆台体(3)和球体(2)构成，所述圆柱体(4)下部与所述气体分布器(5)上部相连，圆柱体(4)侧面设置有一取样口；
(f)一个第二气体过滤器(10)，该气体过滤器(10)通过一个第四连接管与所述反应器主体的球体(2)上部相连，气体经该气体过滤器排出反应器系统。
2.根据权利要求1所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆台体积和球体体积之比为1∶10～60∶1。
3.根据权利要求2所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆台体积和球体体积之比为1∶3～30∶1。
4.根据权利要求1所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆柱体积和圆台体积之比为1∶200～30∶1。
5.根据权利要求4所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆柱体积和圆台体积之比为1∶100～15∶1。
6.根据权利要求3或5所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆台体的底部角度为3°～89°.所述的底部角度为圆台体轴线与锥线的夹角。
7.根据权利要求6所述的用于培养丹参不定根的气升式生物反应器，其特征在于，所述的反应器主体的圆台体的底部角度为45°～75°。
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