CN109679840A - 微藻批量保种培养装置及由该装置批量培养微藻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了微藻批量保种培养装置及由该装置批量培养微藻的方法，该装置包括由自上而下依次平行排列的照明装置、散热装置、控温装置和控制电路组成的方形结构，且分别与控制电路连接；照明装置包括位于其上的控制面板和平行有序排列于控制面板下方的若干个LED灯串，散热装置包括若干个散热风扇均匀分布于两侧的方形中空结构，控温装置由铝制恒温凹形孔板、半导体制冷组件、铝制恒温平板和加热片自上而下依次平行排列而成；采用LED灯串提供均匀光照和精确可控的微藻培养温度，通过控温装置实现批量保种效果，批量转接操作简单，可全自动接种，体积小巧，能耗低；利用固液混合培养基转接培养，对单批藻种的有效保存时间可达6个月。
Description
技术领域
本发明属于微生物培养和保种技术领域，具体涉及一种微藻批量保种培养装置，还涉及通过该装置批量培养微藻的方法。
背景技术
微藻属于单细胞结构，种类繁多、广泛分布于海洋和陆地中，生长速率快，生长周期短，可进行大规模培养，但限于不同藻类对生存环境的需求，并不是所有微藻都能用于人工培养。微藻具有光合色素，能进行光合作用，在水生生态系统以及水生食物链中占据重要位置，一方面通过光合作用为好氧生物提供氧气，另一方面藻体本身是很多生物的食物来源，是水中重要的初级生产力的创造者，微藻细胞中含有丰富的藻蛋白、不饱和脂肪酸(如EPA、DHA)、藻多糖、多种天然色素(如叶黄素、β-胡萝卜素)、多种无机元素(如Se、Mn、Zn)等高价值的营养成分。其中，微藻细胞内蛋白质高达50％以上，是单细胞蛋白(SCP)的重要来源，微藻细胞具有防癌防辐射、抗衰老、提高机体免疫力等特殊功效，增加其作为SCP的营养价值。
专利申请201610333908.3公开了一种微藻藻种的保藏方法，包括：将微藻培养到稳定生长阶段后的藻液与保存液按1:1等体积比例混合，在温度16～20℃、光照强度10～20μE/mol/s、光照时间2～4小时/天的条件下保藏，操作简单，能够避免杂菌污染，而且能在常温下保种，降低保种设施投入，降低人工成本；专利申请201611111397.7公开了海水微藻保种方法，采用下述组分：葡萄糖占总体积分数的1％～5％，甘油占总体积分数的5％～15％，浓缩藻液占总体积分数的75％～93％，维生素C与浓缩藻液的质量比为1：20～30，在低温下显著提高藻细胞的存活率；专利申请201420795449.7公开了一种微藻培养架，在培养架横梁上安装至少一个光照灯管，培养架下设至少一个摇床，摇床上安置若干个三角瓶，该套装置能够解决微藻生长贴壁的问题，但由于光照灯管放置在培养瓶上方，易造成光照不均匀，微藻生长不一致，生长缓慢，且采用摇床作用震荡装置，结构复杂，成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供微藻批量保种培养装置，采用LED灯串提供均匀光照和精确可控的微藻培养温度，解决现有技术中的培养装置光照不均匀导致微藻生长缓慢的问题；采用包括铝板、加热片、半导体制冷组件的底部控温装置实现批量保种效果，批量转接操作简单，可全自动接种，体积小巧，能耗低。
本发明的另一目的还在于提供由上述装置批量培养微藻的方法，利用固液混合培养基转接培养，对单批藻种的有效保存时间可达6个月。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
第一方面，微藻批量保种培养装置，包括由自上而下依次平行排列的照明装置、散热装置、控温装置和控制电路组成的方形结构，且所述照明装置、散热装置和控温装置分别与所述控制电路连接；其中，
所述照明装置为方形中空结构，包括位于其上的控制面板和若干个LED灯串，且所述LED灯串平行有序排列于所述控制面板下方；
所述散热装置为方形中空结构，包括若干个散热风扇均匀分布于两侧；
所述控温装置由铝制恒温凹形孔板、半导体制冷组件、铝制恒温平板和加热片自上而下依次平行排列而成。
进一步地，所述半导体制冷组件由若干半导体制冷片按照纵横向交替排布而成。
进一步地，所述控制电路为方形中空结构，内置有依次平行独立排布的电源、温度继电器、风扇控制器、照明控制器和时间继电器，通过线路分别与所述照明装置、散热装置和控温装置连接。
进一步地，还包括由含有液晶屏和触摸按钮的保温外壳组成的外箱体。
更进一步地，所述保温外壳的材质为双层保温塑料。
进一步地，所述加热片含有两根电源线，所述电源线与所述控制电路的电源连通。
进一步地，所述铝制恒温凹形孔板凹槽内至少可放置一块96孔标准培养板，和/或一块48孔标准培养板，和/或一块24孔标准培养板。
第二方面，由上述装置批量培养微藻的方法，具体地，包括以下步骤：
(1)用BG11液体培养基或f/2液体培养基，在液体培养基中加入10g/L琼脂粉，加热至完全溶解，加入到24孔、48孔或96孔标准培养板中，加入量为所述培养孔体积的1/3，无菌静止待其凝固，得固体培养基；
(2)准备100～200uL微藻藻种，将微藻藻种接种到步骤(1)中所述BG11液体培养基或f/2液体培养基中，浓度为1×104～9×104个/L，再用微量移液器将混合培养液加入到步骤(1)中所述固体培养基中，加入量为所述培养孔体积的1/3，并用透气封口膜密封；
(3)将步骤(2)接种后的微孔标准培养板置于上述微藻批量保种培养装置所述铝制恒温凹形孔板凹槽内，盖上外箱体，打开电源，设定培养温度、光照强度和培养时间，并开始培养；当所述微藻细胞数量大于1×107～9×107个/L停止培养，放入4℃冷藏保种。
进一步地，所述微藻种类包括淡水藻或海水藻；其中，
所述淡水藻包括淡水小球藻、四尾栅藻或斜生栅藻，培养温度为26℃；
所述海水藻包括青岛大扁藻、海水小球藻或中肋骨条藻，培养温度为20℃。
进一步地，所述BG11液体培养基的制备方法为：
Stock1定容100mL：柠檬酸0.3g、柠檬酸铁胺0.3g、EDTANa2 0.05g；
Stock2定容1000mL：NaNO3 30g、K2HPO4 0.78g、MgSO4·7H2O 1.5g；
Stock3定容100mL：CaCl2·2H2O 1.9g；
Stock4定容100mL：Na2CO3 2g；
Stock5定容1000mL：H3BO3 2.86g、MnCl2·4H2O 1.81g、ZnSO4·7H2O 0.222g、Na2MnO4·2H2O 0.391g、CuSO4·5H2O 0.079g、Co(NO3)2·6H2O 0.049g；
再将Stock1取用2mL、Stock2取用20mL、Stock3取用2mL、Stock4取用1mL、Stock5取用1mL，并总定容至1000mL即得。
进一步地，所述f/2液体培养基的制备方法为：
Stock1定容100mL：NaNO3 7.50g；
Stock2定容100mL：NaH2PO4·H2O 0.50g；
Stock3定容100mL：Na2SiO3·9H2O 3.00g；
微量元素储备液：CuSO4·5H2O 0.98g/100mL 1mL、ZnSO4·7H2O 2.20g/100mL1mL、CoCl·6H2O 1.00g/100mL 1mL、MnCl2·4H2O 18.0g/100mL 1mL、Na2MoO4·2H2O 0.63g/100mL1mL、Na2EDTA 4.36g、FeCl3·6H2O 3.15g、加水定容至1000mL；
Vitamin：B1 10mg、Biotin 0.05mg、B12 0.05mg，加水定容至100mL；
再将Stock1取用1mL、Stock2取用1mL、Stock3取用1mL、微量元素储备液取用1mL、vitamin取用1mL，并总定容至1000mL即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明的微藻批量保种培养装置中，采用LED灯串提供均匀光照和精确可控的微藻培养温度，解决现有微藻培养装置因光照不均匀导致微藻生长缓慢的问题，采用包括铝板、加热片、半导体制冷组件的控温装置实现批量保种效果，批量转接操作简单，可全自动接种，体积小巧，能耗低。
2.本发明由上述装置批量培养微藻的方法，利用固液混合培养基转接培养，对单批藻种的有效保存时间可达6个月。
附图说明
图1为本发明微藻批量保种培养装置的结构示意图，其中，101-照明装置，102-LED灯串，201-散热装置，202-散热风扇，301-控温装置，302-铝制恒温凹形孔板，303-铝制恒温平板，401-半导体制冷组件，501-加热片，601-控制电路。
图2为实施例1中淡水小球藻的生产曲线图。
图3为实施例1中淡水小球藻的存活曲线图。
图4为实施例2中海水小球藻的生产曲线图。
图5为实施例2中海水小球藻的存活曲线图。
图6为实施例3中斜生栅藻的生产曲线图。
图7为实施例3中斜生栅藻的存活曲线图。
图8为实施例4中中肋骨条藻的生产曲线图。
图9为实施例4中中肋骨条藻的存活曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1，微藻批量保种培养装置，包括由自上而下依次平行排列的照明装置101、散热装置201、控温装置301和控制电路601组成的方形结构，且照明装置101、散热装置201和控温装置301分别与控制电路601连接；其中，照明装置101为方形中空结构，包括位于其上的控制面板和若干个LED灯串102，且LED灯串102平行有序排列于控制面板下方；散热装置201为方形中空结构，包括若干个散热风扇202均匀分布于两侧；控温装置301由铝制恒温凹形孔板302、半导体制冷组件401、铝制恒温平板303和加热片501自上而下依次平行排列而成。
另外，上述装置中半导体制冷组件401由若干半导体制冷片按照纵横向交替排布而成；控制电路601为方形中空结构，内置有依次平行独立排布的电源、温度继电器、风扇控制器、照明控制器和时间继电器，通过线路分别与照明装置101、散热装置201和控温装置301连接；加热片501含有两根电源线，电源线与控制电路601的电源连通。
在优选的微藻批量保种培养装置中，还包括由含有液晶屏和触摸按钮的保温外壳组成的外箱体，且保温外壳的材质为双层保温塑料。
另一优选的微藻批量保种培养装置中，铝制恒温凹形孔板302凹槽内可分别放置一块96孔标准培养板、一块48孔标准培养板和一块24孔标准培养板。
实施例1
采用BG11培养基，以1×104个/L的起始浓度培养淡水小球藻，在如图1所示微藻批量保种培养装置中的生长曲线如图2所示；经7天培养后，封口膜封口，放入4℃冰箱中，每月取出2管进行平板涂布检查其生长状况，得到的存活曲线如下图3所示。
实施例2
采用f/2培养基，以1×104个/L的起始浓度培养海水小球藻，在如图1所示微藻批量保种培养装置中的生长曲线如图4所示；经7天培养后，封口膜封口，放入4℃冰箱中，每月取出2管进行平板涂布检查其生长状况，得到的存活曲线如图5所示。
实施例3
采用BG11培养基，以1×104个/L的起始浓度培养斜生栅藻，在如图1所示微藻批量保种培养装置中的生长曲线如图6所示；经7天培养后，封口膜封口，放入4℃冰箱中，每月取出2管进行平板涂布检查其生长状况，得到的存活曲线如图7所示。
实施例4
采用f/2培养基，以1×104个/L的起始浓度培养中肋骨条藻，在如图1所示微藻批量保种培养装置中的生长曲线如图8所示；经7天培养后，封口膜封口，放入4℃冰箱中，每月取出2管进行平板涂布检查其生长状况，得到的存活曲线如图9所示。
Claims (10)
1.微藻批量保种培养装置，其特征在于，包括由自上而下依次平行排列的照明装置(101)、散热装置(201)、控温装置(301)和控制电路(601)组成的方形结构，且所述照明装置(101)、散热装置(201)和控温装置(301)分别与所述控制电路(601)连接；其中，
所述照明装置(101)为方形中空结构，包括位于其上的控制面板和若干个LED灯串(102)，且所述LED灯串(102)平行有序排列于所述控制面板下方；
所述散热装置(201)为方形中空结构，包括若干个散热风扇(202)均匀分布于两侧；
所述控温装置(301)由铝制恒温凹形孔板(302)、半导体制冷组件(401)、铝制恒温平板(303)和加热片(501)自上而下依次平行排列而成。
2.根据权利要求1所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，所述半导体制冷组件(401)由若干半导体制冷片按照纵横向交替排布而成。
3.根据权利要求1所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，所述控制电路(601)为方形中空结构，内置有依次平行独立排布的电源、温度继电器、风扇控制器、照明控制器和时间继电器，通过线路分别与所述照明装置(101)、散热装置(201)和控温装置(301)连接。
4.根据权利要求1所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，还包括由含有液晶屏和触摸按钮的保温外壳组成的外箱体。
5.根据权利要求4所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，所述保温外壳的材质为双层保温塑料。
6.根据权利要求1所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，所述加热片(501)含有两根电源线，所述电源线与所述控制电路(601)的电源连通。
7.根据权利要求1所述的微藻批量保种培养装置，其特征在于，所述铝制恒温凹形孔板(302)凹槽内至少可放置一块96孔标准培养板，和/或一块48孔标准培养板，和/或一块24孔标准培养板。
8.通过权利要求1～7所述微藻批量保种培养装置批量培养微藻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用BG11液体培养基或f/2液体培养基，在液体培养基中加入10g/L琼脂粉，加热至完全溶解，加入到24孔、48孔或96孔标准培养板中，加入量为所述培养孔体积的1/3，无菌静止待其凝固，得固体培养基；
(2)准备100～200uL微藻藻种，将微藻藻种接种到步骤(1)中所述BG11液体培养基或f/2液体培养基中，浓度为1×104～9×104个/L，再用微量移液器将混合培养液加入到步骤(1)中所述固体培养基中，加入量为所述培养孔体积的1/3，并用透气封口膜密封；
(3)将步骤(2)接种后的微孔标准培养板置于上述微藻批量保种培养装置所述铝制恒温凹形孔板(302)凹槽内，盖上外箱体，打开电源，设定培养温度、光照强度和培养时间，并开始培养；当所述微藻细胞数量大于1×107～9×107个/L停止培养，放入4℃冷藏保种。
9.根据权利要求8所述的批量培养微藻的方法，其特征在于，所述微藻种类包括淡水藻或海水藻；其中，
所述淡水藻包括淡水小球藻、四尾栅藻或斜生栅藻，培养温度为26℃；
所述海水藻包括青岛大扁藻、海水小球藻或中肋骨条藻，培养温度为20℃。
10.根据权利要求8所述的批量培养微藻的方法，其特征在于，
所述BG11液体培养基的制备方法为：
Stock1定容100mL：柠檬酸0.3g、柠檬酸铁胺0.3g、EDTANa2 0.05g；
Stock2定容1000mL：NaNO3 30g、K2HPO4 0.78g、MgSO4·7H2O 1.5g；
Stock3定容100mL：CaCl2·2H2O 1.9g；
Stock4定容100mL：Na2CO3 2g；
Stock5定容1000mL：H3BO3 2.86g、MnCl2·4H2O 1.81g、ZnSO4·7H2O 0.222g、Na2MnO4·2H2O 0.391g、CuSO4·5H2O 0.079g、Co(NO3)2·6H2O 0.049g；
再将Stock1取用2mL、Stock2取用20mL、Stock3取用2mL、Stock4取用1mL、Stock5取用1mL，并总定容至1000mL即得；
所述f/2液体培养基的制备方法为：
Stock1定容100mL：NaNO3 7.50g；
Stock2定容100mL：NaH2PO4·H2O 0.50g；
Stock3定容100mL：Na2SiO3·9H2O 3.00g；
微量元素储备液：CuSO4·5H2O 0.98g/100mL 1mL、ZnSO4·7H2O 2.20g/100mL 1mL、CoCl·6H2O 1.00g/100mL 1mL、MnCl2·4H2O 18.0g/100mL 1mL、Na2MoO4·2H2O 0.63g/100mL 1mL、Na2EDTA 4.36g、FeCl3·6H2O 3.15g、加水定容至1000mL；
Vitamin：B1 10mg、Biotin 0.05mg、B12 0.05mg，加水定容至100mL；
再将Stock1取用1mL、Stock2取用1mL、Stock3取用1mL、微量元素储备液取用1mL、vitamin取用1mL，并总定容至1000mL即得。
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