CN102559651A

CN102559651A - 一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法

Info

Publication number: CN102559651A
Application number: CN2011104163131A
Authority: CN
Inventors: 姜仕仁; 黄�俊
Original assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法，包括如下步骤：1）合成振幅高低交错声波，并将其存储在介质中；2）从介质中读取声波数据并将其转化为电信号，通过功放电路将所述电信号放大；3）通过电线将放大后的电信号送入置于微藻环境水体中的水下音频播放器将电信号转化为声波，并通过水介质进行传播，采用声频处理技术提高微藻产量的方法，利用水下传声器对微藻施加特定频率的声波，在微藻体内产生共振，提高微藻体内活细胞内电子流的运动速度，促进各种营养元素的吸收、传输和转化；增强微藻的有氧呼吸作用，促进蛋白质、糖等有机物质的合成，使微藻表现出旺盛的生长速度，最终达到了增产的效果。

Description

一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法

技术领域

本发明涉及一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法。

背景技术

微藻（microalgae）是一类体积小、结构简单、生长繁殖快速、能进行光合作用(少部分为异养生长)的低等植物，其对太阳能利用效率高，对环境的适应能力强，因此受到人们越来越多的重视。微藻种类繁多，常见且有利用价值的有微绿球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、扁藻、指藻、舟形藻、卵形藻、螺旋藻等。微藻是宝贵的生物资源，除了提取脂肪用于加工生物柴油以外，微藻所生产及含有的活性成分具有重要经济价值，在医药、保健品、饲料、化工和环保等方面有广泛的应用。微藻资源已成为食品、药物和生物能源产品的重要宝库。

微藻细胞中含有蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素（如Cu、Fe、Se、Mn等）等高价值的营养成分和化工原料。微藻含有丰富的优质蛋白质，如部分蓝藻与绿藻的蛋白质含量很高，可作为单细胞蛋白(SCP)的重要来源。螺旋藻中的蛋白质质量占细胞干重的比例不仅高达60％~80％，而且它含有的氨基酸达17种之多。微藻中提取的色素主要有β-胡萝卜素、虾青素和藻蓝素，β-胡萝卜素具有抗氧化、抗突变、抗衰老、预防癌症、增加免疫力等作用。微藻也是必需维生素的重要来源，所含的维生素A、维生素E、核黄素、吡多醇、维生素B₁₂、维生素C、生物素、肌醇、叶酸、泛酸钙和烟酸等增加了其作为SCP的价值。利用微藻培养生产多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)主要是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。微藻是海洋食物链中PUFAs的最初生产者。PUFAs具有广泛的生物学活性，在生理、营养和药理等方面有重要作用。近年来，随着海洋药物的兴起，微藻多糖作为药物和药物中间体的研究已成为药物研究的重点。相关研究表明，微藻多糖具有抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射和降血糖等活性功效。

微藻每年固定的CO₂大约占全球净光合产量的40％，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。目前全世界面临着能源短缺和环境污染的双重压力。微藻是一类重要的生物质能源，具有光合作用效率高、生长周期短、易培养以及含有较高的脂类等特点，而且在中国广阔的沿海、内地水域和盐碱地大规模种植高油藻类，不存在与人争粮、与粮争地的问题，已引起我国政府、科学家和企业家的高度关注。微藻生物能源技术是近年来在新能源领域兴起的一个重要分支。微藻中含有很多种类富含油脂，可以用来生产生物柴油；另一些藻类中含有极丰富的烃类物质，化学结构与矿物油相似，提取后可加工成汽油、柴油使用；在特定条件下，绿藻和蓝藻在光合作用的同时可以产生氢气。微藻还可以吸收并利用工业生产排放出的大量二氧化碳和氮化物，有利于改善环境。

声频助长技术在农业上已有较多的应用，如给奶牛、蛋鸡听音乐可提高产量，给植物听音乐不仅提高产量，还可提高品质。声波对细菌等微生物繁殖和生长的影响国内外也有一些研究。我们在植物声波助长技术方面进行了大量的研究，近期对食用菌生长、产量及营养成分等方面的试验表明，声波可使食用菌的菌丝体生长速度加快、子实体提早出菇，产量有较大提高，还能使食用菌的品质如脂肪、蛋白质和粗多糖也有所提高。目前，声频技术应用于微藻的培养过程鲜有报道。

微藻的规模养殖技术和光生物反应器技术是微藻综合开发和利用的核心环节，也是目前该领域的技术瓶颈。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法，包括如下步骤：

1）合成振幅高低交错声波，并将其存储在介质中；

2）从介质中读取声波数据并将其转化为电信号，通过功放电路将所述电信号放大；

3）通过电线将放大后的电信号送入置于微藻环境水体中的水下音频播放器将电信号转化为声波，并通过水介质进行传播。

进一步的，所述步骤1）中声波振幅每0.5秒交替变化一次，高低振幅的声波之间声强差为3dB。

进一步的，步骤3）所述中音频播放器播放的响度为80-90dB左右并采用定时控制器的方式每天播放3小时。

进一步的，所述声波频率为400-1000Hz。

进一步的，所述声波频率为400Hz。

本发明的有益效果在于：采用声频处理技术提高微藻产量的方法，利用水下传声器对微藻施加特定频率的声波，在微藻体内产生共振，提高微藻体内活细胞内电子流的运动速度，促进各种营养元素的吸收、传输和转化；增强微藻的有氧呼吸作用，促进蛋白质、糖等有机物质的合成，使微藻表现出旺盛的生长速度，最终达到了增产的效果。

附图说明

图1为本发明计算机合成的400HZ声波；

图2为不同频率的声波对小球藻繁殖增长率的比较；

图3为200Hz声波对小球藻增长率的比较；

图4为400Hz声波对小球藻增长率的比较；

图5为700Hz声波对小球藻增长率的比较；

图6为1000Hz声波对小球藻增长率的比较；

图7为2000Hz声波对小球藻增长率的比较；

图8为6000Hz声波对小球藻增长率的比较。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

要用到。您据本发明涉及一种用声波促进微藻生长繁殖的新方法，适用于各种藻类的养殖应用，通过功放设备和水下音频播放器，在微藻类生长的水体环境中播放特定的声波，剌激微藻的生长与繁殖。具体方法是：

如图1所示通过计算机合成不同的声波,且声波的振幅产生高低交错，每0.5秒交替变化一次，高低振幅的声波之间声强差为3dB，使原本为恒能的声波成为能量高低变化的声波，有助于产生声波交变应力的刺激作用。产生的声波数据存贮在磁性介质中，通过解码器将声波数据读出后，通过功放电路进行信号放大，再通过电线送入置于水体中的水下音频播放器，使声波在水体中传播。播放的响度在80-90dB左右为宜。通过定时控制器每天播放3小时。结果表明，采用声波刺激后小球藻的生长速度明显快于对照组，

通过大量的实验表明，促进微藻生长繁殖有效的声波频率以400-1000Hz较为合适，其中400Hz效果最佳。播放的响度在80-90dB之间，播放时间为3小时左右。响度过低（<60dB）起不到声波应力的刺激作用，响度过高(>110dB)引起微藻繁殖速度降低或死亡。声波刺激时间过短（<1小时）作用效果不明显，播放时间过长（>8小时）生长反而受到抑制。

实施例一

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内放置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养箱温度均设定为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器定时进行声波剌激，另一只培养箱中的2瓶不播放声波作对照。试验的声波有200 Hz、400 Hz、700Hz、1000Hz、2000 Hz、6000 Hz，每一频率重复试验2次。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察小球藻的繁殖速度，培养7天后测定微藻的细胞量。结果表明如图2所示，采用声波刺激后小球藻的生长速度明显快于对照组，尤以400Hz频率的声波刺激后小球藻的繁殖速度最佳，增长率达22.69%。

实施例二

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以200 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图3所示统计2次小球藻的平均细胞数，声波刺激组20.25×10⁵/mL个，对照组17.7×10⁵/mL个，试验组较对照组增长14.41%。

实施例三

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以400 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图4所示统计2次小球藻的平均细胞数，声波刺激组21.63×10⁵/mL个，对照组17.63×10⁵/mL个，试验组较对照组增长22.69%。

实施例四

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以700 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图5所示统计2次小球藻的平均细胞数，声波刺激组21.38×10⁵/mL个，对照组17.75×10⁵/mL个，试验组较对照组增长20.45%。

实施例五

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以1000 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图6所示统计2次小球藻的平均细胞数，声波刺激组28.07×10⁵/mL个，对照组23.58×10⁵/mL个，试验组较对照组增长19.06%。

实施例六

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以2000 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图7所示统计2次小球藻的平均细胞数，声波刺激组20.25×10⁵/mL个，对照组17.7×10⁵/mL个，试验组较对照组增长14.41%。

实施例七

在两只恒温光照培养箱中培养小球藻，每箱内置2只10L的广口玻璃瓶，每瓶培养基的装液量为3L，接种量为7.5×10⁵/mL个，培养温度为25℃。其中一只培养箱中的2只广口瓶内各放置1个水下音频播放器，通过定时控制器每天上午7:00~100:00以6000 Hz声波进行剌激，另一只培养箱内的2瓶不播放声波作对照。然后对调培养箱进行重复试验，各培养7天。以血球计数板法通过电脑视频显微计数观察微藻的繁殖速度。如图8所示统计3次小球藻的平均细胞数，声波刺激组22.45×10⁵/mL个，对照组20×10⁵/mL个，试验组较对照组增长12.25%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims

1.一种利用声频技术提高微藻繁殖速度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）合成振幅高低交错声波，并将其存储在介质中；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中声波振幅每0.5秒交替变化一次，高低振幅的声波之间声强差为3dB。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）所述中音频播放器播放的响度为80-90dB左右并采用定时控制器的方式每天播放3小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述声波频率为400-1000Hz。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述声波频率为400Hz。