CN107502551A - 利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法 - Google Patents

利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，包括以下步骤：1)构建培养容器，包括生长容器和累积容器，所述生长容器与所述累积容器之间设置有空隙；2)消毒；3)生长培养：往所述生长容器中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养；4)累积培养：将生长容器中培养的雨声红球藻细胞收集到所述累积容器中进行培养，获得所述雨声红球藻。本发明的方法具有适合在高温、强光照的地区使用的特点。

Description

利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法
技术领域
本发明涉及微藻技术领域，更具体的说，涉及一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法。
背景技术
虾青素是一种酮式类胡萝卜素，是迄今为止发现的自然界中抗氧化能力最强的物质，天然虾青素具有很好的抗炎症、抗肿瘤、抗血脂、延缓衰老、预防心血管疾病、防止体内代谢和紫外线辐射产生的自由基造成的损失和光氧化损伤等功能。因此，虾青素在各领域均有广阔应用前景。
雨声红球藻是一种单细胞藻类，在一定条件下能大量累积虾青素，是自然界中积累虾青素含量最高的生物，被称为天然虾青素的浓缩品，雨声红球藻中的虾青素含量高达1％～3％，比红发夫酵母中的虾青素含量高出2.5倍以上。因此，雨声红球藻被看作是天然虾青素的最佳生物来源。然而，雨声红球藻的培养条件十分苛刻，如在绿色阶段雨声红球藻的生长繁殖快，需要弱光，不耐28℃以上高温，而在红色阶段，雨声红球藻的繁殖慢，喜强光照，需高温，培养条件较复杂。在现有的光生物反应器中，还没有即能满足在高温、强光下累积虾青素，又能使雨声红球藻生长处于最佳生长温度和光照强度的光生物反应器。因此，设计出既能满足雨声红球藻生长和虾青素累积的光生物反应器将能大大降低雨生红球藻的生产成本。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明另一个目的就是提供一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法。
为了实现本发明的这些目的和其他优点，一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：所述培养容器包括：
生长容器，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器的顶部设置有第一通孔和进料孔，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套在第二圆柱形管内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器的外表面与所述第一圆柱形管内表面之间留有0.5～1cm的空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极、阴极和直流电源，所述阳极设置在所述收集容器内，所述阴极设置在所述生长容器内部的上端，所述阳极与阴极经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器设置在所述生长容器下方，所述收集容器的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关连通；所述收集容器的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管分别位于生长容器和收集容器的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置；
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌；
3)生长培养：往所述生长容器中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养；
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器中，关闭所述管道开关并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
优选的是，所述生长容器的直径为40～70cm。控制生长容器的直径大小，使生长容器内雨声红球藻在绿色生长阶段具有良好的光照条件，以保持良好的生长速率，缩短生长时间，提高生产效率。
优选的是，所述第一通孔内设置有0.22μm滤膜。通过在气体排出孔第一通孔内设置滤膜，能有效避免环境中的微生物进入生长容器内，实现雨声红球藻的无菌培养。
优选的是，所述第二圆柱形管的直径比第一圆柱形管的直径大5～10cm。控制累积容器的外径，使光线穿过累积容器后在生长容器中仍能达到一定的光强，满足生长容器内雨声红球藻需要弱光照的生长条件。
优选的是，步骤2)中通入100～150mg/L的臭氧20～30min。通过使用臭氧消毒，成本低，无死角，消毒效果好等优点。
优选的是，所述培养液包含硝酸钾30～50mg/L，硫酸镁40～50mg/L，大蒜素30～50mg/L，磷酸氢二钾10～15mg/L，EDTA-2Na 10～15mg/L，维生素B1 6×10-3～10×10-5mg/L，维生素12 6×10-5～10×10-5mg/L，硫酸亚铁2.5～5mg/L，碳酸氢钠100～150mg/L，硫酸锰0.25～0.5mg/L，小分子肽提取液20～30mL/L。添加大蒜素能抑制细菌的生长繁殖，使雨声红球藻能进行长时间的连续培养；添加小分子多肽能促进雨声红球藻细胞的分裂，促进雨声红球藻的光合速率和生长速率。
优选的是，往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10～20min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理30～50min，在80～90℃下进行灭活20～30min，离心获得上清液即为小分子肽提取液。
优选的是，步骤4)中，往累积容器中添加活性钙，添加量为培养液总质量0.5％～1％。添加活性钙能有效缩短虾青素的累积时间和提高虾青素的含量，提高虾青素的累积效率。
优选的是，将鸡蛋壳浸泡在醋酸溶液中，待鸡蛋壳完全溶解后调节pH至6～7，并进行过滤灭菌后获得所述活性钙。
优选的是，所述生长容器和累积容器的内表面均覆盖有聚四氟乙烯薄层。
本发明的有益效果：雨声红球藻的生长需要较弱的光强和不超过28℃温度，而雨声红球藻累积虾青素需要强光、高温的条件，通过在生长容器的外侧设置累积容器，外界的光线穿过累积容器后被藻液部分吸收，使光照达到生长容器中时得到有效减弱，并且累积容器能阻挡外界的热量向生长容器传输，形成生长容器中弱光、低温以及累积容器中的强光、高温的条件，以利于雨生红球藻的生长和虾青素的累积；添加小分子肽提取液有利于促进雨声红球藻的生长，使雨生红球藻的生长速率提高13％以上；添加活性钙有利于促进雨声红球藻厚壁孢子的形成，使虾青素的累积速率提高8％以上；在生长容器和累积容器的内表面覆盖上聚四氟乙烯，使培养过程中雨声红球藻不发生粘壁行为，利于后期的清洗；通过设置光照装置，提高了雨生红球藻的生长速率和虾青素的累积速率，提高了设备利用率；通过在生长容器和累积容器之间设置空隙，充分利用了空隙的隔热性能，在高温地区培养雨声红球藻时，减少累积容器中的热量向生长容器中传递，其一可以让累积容器的温度保持在较高的范围，利于虾青素的累积；其二可以让生长容器的温度保持在较低范围，以利于雨声红球藻的生长。
附图说明
图1为本发明一种实现形式的培养容器的切面示意图；
图2为本发明一种实现形式的培养容器的结构示意图。
1第二圆柱形管；2生长容器；3收集容器；4第一通孔；5累积容器曝气管；6阳极；7收集容器曝气管；8阴极，9管道开关；10第一圆柱形管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器的外表面与所述第一圆柱形管的内表面之间留有0.5cm的空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器设置在所述生长容器下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例2
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为70cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器外表面与所述第一圆柱形管内表面之间留有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器设置在所述生长容器下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例3
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器设置在所述生长容器下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例4
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管，所述第二圆柱形管1的直径比第一圆柱形管的直径大5cm；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器3为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例5
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例6
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，所述培养液包含硝酸钾30mg/L，硫酸镁50mg/L，大蒜素50mg/L，磷酸氢二钾15mg/L，EDTA-2Na10mg/L，维生素B1 6×10-3mg/L，维生素12 6×10-5mg/L，硫酸亚铁5mg/L，碳酸氢钠100mg/L，硫酸锰0.25mg/L，小分子肽提取液20mL/L；接种雨声红球藻藻种进行持续培养。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例7
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通，以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，所述培养液包含硝酸钾30mg/L，硫酸镁50mg/L，大蒜素50mg/L，磷酸氢二钾15mg/L，EDTA-2Na10mg/L，维生素B1 6×10-3mg/L，维生素12 6×10-5mg/L，硫酸亚铁5mg/L，碳酸氢钠100mg/L，硫酸锰0.25mg/L，小分子肽提取液20mL/L；接种雨声红球藻藻种进行持续培养；小分子肽提取液的制备方法为往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理50min，在90℃下进行灭活20min，离心获得上清液即为小分子肽提取液。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例8
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通，以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，所述培养液包含硝酸钾30mg/L，硫酸镁50mg/L，大蒜素50mg/L，磷酸氢二钾15mg/L，EDTA-2Na10mg/L，维生素B1 6×10-3mg/L，维生素12 6×10-5mg/L，硫酸亚铁5mg/L，碳酸氢钠100mg/L，硫酸锰0.25mg/L，小分子肽提取液20mL/L；接种雨声红球藻藻种进行持续培养；小分子肽提取液的制备方法为往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理50min，在90℃下进行灭活20min，离心获得上清液即为小分子肽提取液。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，并往累积容器中添加活性钙，添加量为培养液总质量0.5％；关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例9
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通，以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，所述培养液包含硝酸钾30mg/L，硫酸镁50mg/L，大蒜素50mg/L，磷酸氢二钾15mg/L，EDTA-2Na10mg/L，维生素B1 6×10-3mg/L，维生素12 6×10-5mg/L，硫酸亚铁5mg/L，碳酸氢钠100mg/L，硫酸锰0.25mg/L，小分子肽提取液20mL/L；接种雨声红球藻藻种进行持续培养；小分子肽提取液的制备方法为往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理50min，在90℃下进行灭活20min，离心获得上清液即为小分子肽提取液。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，并往累积容器中添加活性钙，添加量为培养液总质量0.5％；关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得所述雨声红球藻。
实施例10
一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其包括以下步骤：
1)构建培养容器：如图1和图2所示，所述培养容器包括：
生长容器2，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器2的直径为40cm，所述生长容器2的顶部设置有第一通孔4和进料孔，所述第一通孔4内设置有0.22μm滤膜，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套10在第二圆柱形管1内，并且两端封闭以形成密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器与所述第一圆柱形管之间设置有空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器3，所述收集容器3为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极6、阴极8和直流电源，所述阳极6设置在所述收集容器3内，所述阴极8设置在所述生长容器2内部的上端，所述阳极6与阴极8经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器3为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器3设置在所述生长容器2下方，所述收集容器3的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关9连通；所述收集容器3的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器3中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器3设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管包括收集容器曝气管7和累积容器曝气管5，分别位于生长容器2和收集容器3的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；所述生长容器2、累积容器和收集容器3的内表面均覆盖有聚四氟乙烯薄层，以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置以节约电能。
2)消毒：往所述培养容器内通入100mg/L的臭氧20min进行灭菌。
3)生长培养：往所述生长容器2中添加培养液，所述培养液包含硝酸钾30mg/L，硫酸镁50mg/L，大蒜素50mg/L，磷酸氢二钾15mg/L，EDTA-2Na10mg/L，维生素B1 6×10-3mg/L，维生素12 6×10-5mg/L，硫酸亚铁5mg/L，碳酸氢钠100mg/L，硫酸锰0.25mg/L，小分子肽提取液20mL/L；小分子肽提取液的制备方法为往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理50min，在90℃下进行灭活20min，离心获得上清液即为小分子肽提取液；接种培养液总体积30％的雨声红球藻藻种，在自然光照下进行持续培养5天。
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器3中，并往累积容器中添加活性钙，添加量为培养液总质量0.5％；关闭所述管道开关9并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器3中的藻液泵入累积容器中，持续培养7天，获得所述雨声红球藻。
实施例11
对比实验，组1根据实施例10的方法进行培养；组2根据实施例10的方法进行培养，但培养液中不添加小分子肽提取液；组3根据实施例10的方法进行培养，但累积培养过程中不添加活性钙。检测生长容器2中的雨声红球藻的细胞数和累积容器中雨生红球藻的虾青素含量，结果如下表所示：
细胞密度(106个/mL) 虾青素含量(pg/cell)
组1 4.55 470
组2 2.21 476
组3 4.35 360
根据上述表中结果可知，组1的细胞密度比组2的细胞密度提高了106％，说明小分子肽提取液促进了雨生红球藻细胞的生长，提高了单位体积雨生红球藻细胞的产量；组1的雨声红球藻中的虾青素含量比组3的虾青素含量提高了30.6％，说明活性钙促进了虾青素的合成，提高了雨生红球藻对虾青素的累积效率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建培养容器：所述培养容器包括：
生长容器，其为透明材料制成的圆柱形密闭容器，所述生长容器的顶部设置有第一通孔和进料孔，底部设置有第一开口；
累积容器，其由第一圆柱形管套在第二圆柱形管内，并且两端封闭形成的密闭容器；所述生长容器套在第一圆柱形管内，并且所述生长容器外表面与所述第一圆柱形管内表面之间留有0.5～1cm的空隙，将所述生长容器与所述第一圆柱形管两端处的空隙密封以使空隙形成密闭空间，所累积容器的顶部设置有进料孔，所述累积容器靠近底部设置有第一排料孔,所述累积容器的上沿或顶部设置有与所述生长容器连通的气压平衡管；
收集装置，其包括电场发生装置和收集容器，所述收集容器为透明材料制成；所述电场发生装置包括阳极、阴极和直流电源，所述阳极设置在所述收集容器内，所述阴极设置在所述生长容器内部的上端，所述阳极与阴极经过电源开关后和所述直流电源电连接形成回路，所述收集容器为透明材料制成的密闭容器，所述收集容器设置在所述生长容器下方，所述收集容器的顶部设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口通过管道开关连通；所述收集容器的底部设置有第二排料孔，所述第二排料孔通过导管与水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过导管与所述进料孔连接以将收集容器中的浓缩藻液泵入所述累积容器，所述收集容器设置有气压平衡装置；
曝气装置，所述曝气装置包括曝气管与曝气泵，所述曝气管分别位于生长容器和收集容器的底部，所述曝气管与所述曝气泵连通；以及
光照装置，其包括光敏开关和发光装置，所述发光装置位于所述累积容器的外侧，所述光敏开关设置在所述累积容器的上沿用于感应光照强度，所述光敏开关与所述发光装置电连接用于控制发光装置的打开或关闭；当光敏开关检测到的光照强度低于10000lux时，接通电源以使打开发光装置发光为雨声红球藻的培养提供强光照；当光敏开关检测到的光照强度高于10000lux时，断开电源关闭发光装置；
2)消毒：往所述培养容器内通入臭氧进行灭菌；
3)生长培养：往所述生长容器中添加培养液，接种雨声红球藻藻种进行持续培养；
4)累积培养：打开所述电源开关，使电场发生装置发生电场将雨声红球藻细胞聚集到收集容器中，关闭所述管道开关并关闭电源开关，启动所述水泵将收集容器中的藻液泵入累积容器中，持续培养，获得虾青素含量较高的雨声红球藻。
2.如权利要求1所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，所述生长容器的直径为40～70cm。
3.如权利要求1所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，所述第一通孔内设置有0.22μm滤膜。
4.如权利要求1或2所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，所述第二圆柱形管的直径比第一圆柱形管的直径大5～10cm。
5.如权利要求1所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，步骤2)中通入100～150mg/L的臭氧20～30min。
6.如权利要求1所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，所述培养液包含硝酸钾30～50mg/L，硫酸镁40～50mg/L，大蒜素30～50mg/L，磷酸氢二钾10～15mg/L，EDTA-2Na 10～15mg/L，维生素B1 6×10-3～10×10-5mg/L，维生素12 6×10-5～10×10-5mg/L，硫酸亚铁2.5～5mg/L，碳酸氢钠100～150mg/L，硫酸锰0.25～0.5mg/L，小分子肽提取液20～30mL/L。
7.如权利要求6所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，往柠檬酸缓冲液中添加大豆分离蛋白，搅拌均匀，并使用超声波作用10～20min后添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶处理30～50min，在80～90℃下进行灭活20～30min，离心获得上清液即为小分子肽提取液。
8.如权利要求1所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，步骤4)中，往累积容器中添加活性钙，添加量为培养液总质量0.5％～1％。
9.如权利要求8所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，将鸡蛋壳浸泡在醋酸溶液中，待鸡蛋壳完全溶解后调节pH至6～7，并进行过滤灭菌后获得所述活性钙。
10.如权利要求1-3或5-9任一项所述的一种利用光生物反应器培养雨声红球藻的方法，其特征在于，所述生长容器和累积容器的内表面均覆盖有聚四氟乙烯薄层。
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