CN1680541A - 植物细胞或组织两段连续培养系统 - Google Patents

Abstract

一种植物细胞或组织两段连续培养系统，用于植物细胞工程领域。本发明细胞增殖单元分别与气体供应单元、蒸汽发生器、生长培养基供应装置、热源供应装置和酸/碱液供应装置相接，次级代谢产物生成单元分别与气体供应单元、生产培养基供应装置、热源供应装置和酸/碱液供应装置相接；大体积细胞团或组织块分离单元分别与细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元相接，小体积细胞团或组织块分离单元分别与细胞增殖单元和反应液收集装置相接，大体积细胞团或组织块分离单元和小体积细胞团或组织块分离单元通过管道相连。本发明培养条件易于控制，细胞生长和产物形成都能达到最佳水平，同时避免了细胞团或组织块体积过大时传质限制引起的培养环境恶化。

Description

植物细胞或组织两段连续培养系统

技术领域

本发明涉及一种细胞或组织连续培养系统，具体是一种植物细胞或组织两段连续培养系统。用于植物细胞工程领域。

背景技术

植物细胞或组织能合成许多具有重要价值的次级代谢产物，包括药物、杀虫剂、调味剂及香精等精细化学品。植物细胞或组织大规模培养成为生产某些高价值产品的重要途径。植物细胞或组织连续培养系统中，新鲜培养液不断加入反应器内，反应液连续不断地取出，细胞或组织处于持续的营养状态，因此可以在尺寸相对小的反应器内获得较高的细胞密度，从而大大提高生产效率，并降低劳动力消耗和操作费用。但是，绝大多数植物细胞或组织在培养过程中，细胞分裂之后不能很好地分开，并且生长后期会分泌蛋白质和多糖类物质，容易形成多个细胞的非均相聚集体。迄今，大多数植物细胞或组织连续培养系统中，并没有考虑到细胞团或组织块之间体积和成分之间的差异以及细胞代谢情况，仍将不同体积的细胞团或组织块在同一反应装置内培养，存在诸多缺陷。

经对现有技术文献的检索发现，Minoru Seki等人在《Biotechnology andBioengineering》1997，53(2)：214~219上发表的“Taxol(Paclitaxel)production using free and immobilized cells of Taxus cuspidata”(利用东北红豆杉悬浮细胞和固定化细胞生产紫杉醇，《生物技术与生物工程》)一文中，提出了一种培养东北红豆杉细胞的连续灌注培养系统，该系统由培养液输送管道、蠕动泵、生物反应器、空气交换装置、细胞分离单元等组成。首先，随着东北红豆杉细胞聚集体表面的细胞不断分裂，同一装置内包含有单个细胞和体积不同的细胞团，它们之间的差异造成整个培养系统的不均一性，搅拌、通气以及营养供给等培养条件不易优化控制。对于大体积细胞团，氧和营养物因外围细胞及多糖的阻碍而影响物质的扩散，中心细胞传质受到限制，发生坏死，聚集体中心容易形成空腔；其次，该系统在整个培养过程中一直采用同一培养条件，不利于紫杉醇的生成；再次，不断分泌积累的细胞外基质改变了培养液的流变学性质，增加了培养液粘度，容易造成细胞破损；最后，该系统的细胞分离单元效率较低，少量单个细胞和小细胞团在穿过细胞分离单元时随着培养液流走，降低了细胞密度。总而言之，该系统在设计上过于局限和简单，即没有将植物细胞的生长特性考虑到培养工艺过程中，培养环境很难得到有效控制，不利于细胞的增殖和次级代谢产物的生成，同时，整个系统没有实现在线检测和自动控制，很难达到工业化大规模生产的标准。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种植物细胞或组织两段连续培养系统。使其克服了目前国内外在进行植物细胞或组织培养生产次级代谢产物过程中的技术缺陷，以及植物细胞或组织培养过程中容易聚集成团的问题，从而能合理调节培养条件、进行在线检测和控制、产生均一的培养环境，能在提高细胞密度的同时提高次级代谢物产量。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：气体供应单元，蒸汽发生器，生长培养基供应装置，细胞增殖单元，大体积细胞团或组织块分离单元，小体积细胞团或组织块分离单元，次级代谢产物生成单元，生产培养基供应装置，反应液收集装置，热源供应装置，酸/碱液供应装置。其连接方式为：细胞增殖单元分别与气体供应单元、蒸汽发生器、生长培养基供应装置、热源供应装置和酸/碱液供应装置相接，次级代谢产物生成单元分别与气体供应单元、生产培养基供应装置、热源供应装置和酸/碱液供应装置相接；大体积细胞团或组织块分离单元分别与细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元相接，小体积细胞团或组织块分离单元分别与细胞增殖单元和反应液收集装置相接，大体积细胞团或组织块分离单元和小体积细胞团或组织块分离单元之间也通过管道相连。其中，细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元均采用机械搅拌式生物反应器，大体积细胞团或组织块分离单元和小体积细胞团或组织块分离单元均采用倾斜式重力沉降装置。

气体供应单元包括：粗过滤器，空气压缩机，压力表，三通，阀门，气体流量计，气体增湿装置和第一0.2μm滤膜。其中，气体增湿装置主体为圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有第一进气口和第一出气口，第一进气接口深入容器内近底部处。其连接方式为：粗过滤器和压力表分别装于空气压缩机进、出口，空气压缩机出口还与三通的一端相接，三通另两端分别与阀门、气体流量计和气体增湿装置的第一进气口依次相接，第一出气口与第一0.2μm滤膜相接。

气体供应单元将供气分为两个通路，可以使细胞增殖单元中体积较小的细胞团或组织块与次级代谢产物生成单元中体积较大的细胞团或组织块得到不同的供气需求。通常，次级代谢产物生成单元需要更大的气体流量以提高其传质能力，防止细胞团或组织块中心细胞坏死现象的发生；同时，气体流量越大，产生的气泡越多，增加了剪切力作用，可以减小细胞团或组织块的体积。

细胞增殖单元包括：第一热源输入口，第一热源输出口，第一夹套，第一反应罐体，第二进气口，蒸汽输入口，第一酸/碱输入口，生长培养基输入口，细胞接种口，第一取样口，第一电动机和变速装置，第二出气口，第二0.2μm滤膜，第一传感器，第一反应液输出口，小体积细胞团或组织块浓缩液输入口，第一盖板，第一搅拌装置，第一气体分布器，第一控制器及执行器。其连接方式为：第一反应罐体由耐腐蚀性高硼硅玻璃制成，周围设有第一夹套，第一夹套上设有第一热源输入口和第一热源输出口；第一反应罐体上端为钢制圆形第一盖板，设有许多进出口，包括：第二进气口、蒸汽输入口、第一酸/碱输入口、生长培养基输入口、细胞接种口、第一取样口、第二出气口、第一反应液输出口和小体积细胞团或组织块浓缩液输入口；第二进气口通过硅胶输气管与第一气体分布器相连；第二出气口与第二0.2μm滤膜相接；第一反应罐体内的第一搅拌装置与第一电动机和变速装置相接；第一传感器接于第一盖板，第一控制器及执行器一端通过数据线与第一传感器相连，另一端与第一酸/碱输入口、生长培养基输入口、第一电动机和变速装置、气体供应单元中的阀门相接。

在细胞增殖单元中，热源在第一夹套内循环流动，维持第一反应罐体内培养介质的温度；第一搅拌装置在第一电动机和变速装置的带动下使反应罐体内的流体混合，确保整个反应体系为均相系统；第一传感器包括测温元件、pH电极、溶氧电极和营养物质测量电极，可以实时检测细胞或组织的生长状态，获得的信号通过数据线进入控制器，当温度、pH、溶氧和营养物质浓度的测量值与设定值发生偏差时，控制器调控执行器，改变热源、酸/碱、气体和生长培养基的流量大小，使温度、pH、溶氧和营养物质恢复到设定值；同时，第一取样口还可用于离线取样测量。细胞增殖单元采用生长培养基，并维持搅拌转速、pH、溶氧等环境条件以促进细胞增殖，可以获得较高的细胞密度。

次级代谢产物生成单元包括：第二热源输入口，第二热源输出口，第二夹套，第二反应罐体，第三进气口，大体积细胞团或组织块分离液输入口，第二酸/碱输入口，生产培养基输入口，第二取样口，第二电动机和变速装置，第三出气口，第三0.2μm滤膜，第二传感器，第二反应液输出口，第二盖板，第二搅拌装置，第二气体分布器，第二控制器及执行器。其连接方式类似于细胞增殖单元的连接方式，即：第二反应罐体由耐腐蚀性高硼硅玻璃制成，周围设有第二夹套，第二夹套设有第二热源输入口和第二热源输出口；第二反应罐体上端为钢制圆形第二盖板，设有许多进出口，包括：第三进气口，大体积细胞团或组织块分离液输入口，第二酸/碱输入口，生产培养基输入口，第二取样口，第三出气口，第二反应液输出口；第三进气口通过硅胶输气管与第二气体分布器相连；第三出气口与第三0.2μm滤膜相接；第二反应罐体内的第二搅拌装置与第二电动机和变速装置相接；第二传感器接于第二盖板，第二控制器及执行器一端通过数据线与第二传感器相连，另一端与第二酸/碱输入口、生产培养基输入口、第二电动机和变速装置、气体供应单元中的阀门相接。

与细胞增殖单元不同的是，次级代谢产物生成单元不设有蒸汽输入口和小体积细胞团或组织块浓缩液输入口，细胞接种口改为大体积细胞团或组织块分离液输入口。在次级代谢产物生成单元中，反应体系维持在均相状态，第二传感器和控制器在线检测和控制培养环境中的温度、pH、溶氧和营养物质浓度，第二取样口还可用于离线取样测量。但是，第二反应罐体中的细胞团或组织块相对较大，细胞团或组织块内部部分细胞不再分裂增殖，并出现一定程度的分化，培养过程采用生产培养基，并维持搅拌转速、pH、溶氧等环境条件以诱发和保持次级代谢作用的活跃，有利于次级代谢产物产量的提高。

大体积细胞团或组织块分离单元包括：第三控制器及执行器、第一倾斜式重力沉降装置。其中，第一倾斜式重力沉降装置设有三个接口：下端两个接口分别为细胞增殖单元反应液输入口和大体积细胞团或组织块分离液输出口，上端接口为小体积细胞团或组织块分离液输出口。细胞增殖单元反应液输入口与第一反应罐体相接，大体积细胞团或组织块分离液输出口与第二反应罐体相接，小体积细胞团或组织块分离液输出口与第二倾斜式重力沉降装置相接。第三控制器及执行器一端与第一传感器和第二传感器相接，另一端与第一倾斜式重力沉降装置中的细胞增殖单元反应液输入口、大体积细胞团或组织块分离液输出口、小体积细胞团或组织块分离液输出口相接。

小体积细胞团或组织块分离单元包括：第四控制器及执行器、第二倾斜式重力沉降装置。其中，第二倾斜式重力沉降装置设有三个接口：下端两个接口分别为小体积细胞团或组织块分离液输入口和小体积细胞团或组织块浓缩液输出口，上端接口为上清液输出口。小体积细胞团或组织块浓缩液输出口与第一反应罐体相接，上清液输出口与反应液收集装置相接，小体积细胞团或组织块分离液输入口与第一倾斜式重力沉降装置上端小体积细胞团或组织块分离液输出口相接。第四控制器及执行器一端与第一传感器和第二传感器相接，另一端与第二倾斜式重力沉降装置中的小体积细胞团或组织块浓缩液输出口、上清液输出口相接。

在大体积细胞团或组织块分离单元、小体积细胞团或组织块分离单元中，重力沉降是利用细胞或组织和培养基之间的密度差进行分离的，重力沉降装置无须物理屏障，剪切力相对小，特别适用于对剪切力敏感的植物细胞；而且沉降分离不存在膜过滤中的污垢堵塞问题，可以进行长期连续化操作。

本发明根据不同植物细胞不同的成团特性，对不同体积的细胞团或组织块选择不同沉降面积的重力沉降装置，并通过控制器调节流速，有选择性地将细胞团或组织块进行多级分离，首先将体积较大的细胞团和组织块与体积较小的细胞团与组织块分离开，然后对体积较小的细胞团与组织块反应液进行浓缩。重力沉降装置采用倾斜式，装置内多个倾斜平板紧密排列以增加沉降面积，平板表面材料经过硅渗处理以减少细胞或组织粘着于平板表面，平板间距介于0.5~0.7cm之间，平板长大约为平板宽的3倍，平板角度与垂直方向呈20°~30°，细胞受重力作用沿平板向下沉降并累积于容器底部。对于相同的沉降面积，倾斜沉降器结构更加紧凑，因而可提高沉降速率和分离效率，并且能防止沉降速度较低的细胞或组织在平板表面的粘着。

本发明工作时，空气经粗过滤器过滤后，进入空气压缩机，输出的一定量的空气通过气体增湿装置和气体过滤装置进行预处理，然后进入细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元的反应罐体，为培养介质提供适量的氧；酸/碱液供应装置为培养过程中细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元中的培养介质添加酸/碱，调节培养介质的pH值；热源供应装置为细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元的反应罐体的夹套提供热源，维持培养温度；生长培养基供应装置和生产培养基供应装置分别为细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元提供细胞生长不同阶段所需的培养基；传感器、控制器及执行器在线检测和控制细胞增殖单元和次级代谢产物生成单元培养介质的温度、pH和溶氧，使培养系统中的培养环境达到设定状态。细胞增殖单元内的反应液连续不断的进入大体积细胞团或组织块分离单元，通过调节流速可以选择性地将体积大的细胞团或组织块与体积小的细胞团或组织块进行分离。一方面，小体积细胞团或组织块分离液进入小体积细胞团或组织块分离单元，使小体积细胞团与组织块分离液浓缩，浓缩液返回细胞增殖单元，上清液进入反应液收集装置；另一方面，大体积细胞团或组织块分离液直接进入次级代谢产物生成单元进行次级代谢产物生产。此外，蒸汽发生器用于培养前一体化灭菌。

与现有技术相比，本发明将植物细胞容易成团的生理特征考虑到反应系统的设计中，并利用一定体积的细胞或组织易于次级代谢产物生成的性质，将不同体积的细胞团或组织块分离于两个生物反应器内，培养条件易于控制，细胞生长和产物形成都能达到最佳水平，同时避免了细胞团或组织块体积过大时传质限制引起的培养环境恶化，为工业大规模自动化连续生产有价值的次级代谢产物提供了有效的解决方案。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明气体供应单元结构示意图

图3为本发明细胞增殖单元结构示意图

图4为本发明次级代谢产物生成单元结构示意图

图5为本发明大体积细胞团或组织块分离单元与小体积细胞团或组织块分离单元结构示意图

图中，1.气体供应单元  2.蒸汽发生器  3.生长培养基供应装置  4.细胞增殖单元  5.大体积细胞团或组织块分离单元  6.小体积细胞团或组织块分离单元  7.次级代谢产物生成单元  8.生产培养基供应装置  9.反应液收集装置10.热源供应装置  11.酸/碱液供应装置  12.粗过滤器  13.空气压缩机  14.压力表  15.三通  16.阀门  17.气体流量计  18.气体增湿装置  19.第一0.2μm滤膜  20.第一进气口  21.第一出气口  22.第一热源输入口  23.第一热源输出口  24.第一夹套  25.第一反应罐体  26.第二进气口  27.蒸汽输入口  28.第一酸/碱输入口  29.生长培养基输入口  30.细胞接种口  31.第一取样口  32.第一电动机和变速装置  33.第二出气口  34.第二0.2μm滤膜  35.第一传感器36.第一反应液输出口  37.小体积细胞团或组织块浓缩液输入口  38.第一盖板  39.第一搅拌装置  40.第一气体分布器  41.第一控制器及执行器  42.第二热源输入口  43.第二热源输出口  44.第二夹套  45.第二反应罐体  46.第三进气口  47.大体积细胞团或组织块分离液输入口  48.第二酸/碱输入口  49.生产培养基输入口  50.第二取样口  51.第二电动机和变速装置  52.第三出气口53.第三0.2μm滤膜  54.第二传感器  55.第二反应液输出口  56.第二盖板  57.第二搅拌装置  58.第二气体分布器  59.第二控制器及执行器  60.细胞增殖单元反应液输入口  61.第一倾斜式重力沉降装置  62.小体积细胞团或组织块分离液输出口  63.第二倾斜式重力沉降装置  64.上清液输出口  65.小体积细胞团或组织块浓缩液输出口  66.大体积细胞团或组织块分离液输出口67.小体积细胞团或组织块分离液输入口  68.第三控制器及执行器  69.第四控制器及执行器

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：气体供应单元1，蒸汽发生器2，生长培养基供应装置3，细胞增殖单元4，大体积细胞团或组织块分离单元5，小体积细胞团或组织块分离单元6，次级代谢产物生成单元7，生产培养基供应装置8，反应液收集装置9，热源供应装置10，酸/碱液供应装置11。其连接方式为：细胞增殖单元4分别与气体供应单元1、蒸汽发生器2、生长培养基供应装置3、热源供应装置10和酸/碱液供应装置11相接，次级代谢产物生成单元7分别与气体供应单元1、生产培养基供应装置8、热源供应装置10和酸/碱液供应装置11相接；大体积细胞团或组织块分离单元5分别与细胞增殖单元4和次级代谢产物生成单元7相接，小体积细胞团或组织块分离单元6分别与细胞增殖单元4和反应液收集装置9相接，大体积细胞团或组织块分离单元5和小体积细胞团或组织块分离单元6之间通过管道相连。

如图2所示，气体供应单元1包括：粗过滤器12，空气压缩机13，压力表14，三通15，阀门16，气体流量计17，气体增湿装置18和第一0.2μm滤膜19。其中，气体增湿装置18主体为圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有第一进气口20和第一出气口21，第一进气接口20深入容器内近底部处。其连接方式为：粗过滤器12和压力表14分别装于空气压缩机13进、出口，空气压缩机13出口还与三通15的一端相接，三通15另两端分别与阀门16、气体流量计17和气体增湿装置18的第一进气口20依次相接，第一出气口21与第一0.2μm滤膜19相接。

如图3所示，细胞增殖单元4包括：第一热源输入口22，第一热源输出口23，第一夹套24，第一反应罐体25，第二进气口26，蒸汽输入口27，第一酸/碱输入口28，生长培养基输入口29，细胞接种口30，第一取样口31，第一电动机和变速装置32，第二出气口33，第二0.2μm滤膜34，第一传感器35，第一反应液输出口36，小体积细胞团或组织块浓缩液输入口37，第一盖板38，第一搅拌装置39，第一气体分布器40，第一控制器及执行器41。其连接方式为：第一反应罐体25由耐腐蚀性高硼硅玻璃制成，周围设有第一夹套24，第一夹套24上设有第一热源输入口22和第一热源输出口23；第一反应罐体25上端为钢制圆形第一盖板38，设有许多进出口，包括：第二进气口26、蒸汽输入口27、第一酸/碱输入口28、生长培养基输入口29、细胞接种口30、第一取样口31、第二出气口33、第一反应液输出口36和小体积细胞团或组织块浓缩液输入口37；第二进气口26通过硅胶输气管与第一气体分布器40相连；第二出气口33与第二0.2μm滤膜34相接；第一反应罐体25内的第一搅拌装置39与第一电动机和变速装置32相接；第一传感器35接于第一盖板38，第一控制器及执行器41一端通过数据线与第一传感器35相连，另一端与第一酸/碱输入口28、生长培养基输入口29、第一电动机和变速装置32、气体供应单元1中的阀门16相接。

如图4所示，次级代谢产物生成单元7包括：第二热源输入口42，第二热源输出口43，第二夹套44，第二反应罐体45，第三进气口46，大体积细胞团或组织块分离液输入口47，第二酸/碱输入口48，生产培养基输入口49，第二取样口50，第二电动机和变速装置51，第三出气口52，第三0.2μm滤膜53，第二传感器54，第二反应液输出口55，第二盖板56，第二搅拌装置57，第二气体分布器58，第二控制器及执行器59。其连接方式为：第二反应罐体45由耐腐蚀性高硼硅玻璃制成，周围设有第二夹套44，第二夹套44设有第二热源输入口42和第二热源输出口43；第二反应罐体45上端为钢制圆形第二盖板56，设有许多进出口，包括：第三进气口46、大体积细胞团或组织块分离液输入口47、第二酸/碱输入口48、生产培养基输入口49、第二取样口50、第三出气口52和第二反应液输出口55；第三进气口46通过硅胶输气管与第二气体分布器58相连；第三出气口52与第三0.2μm滤膜53相接；第二反应罐体45内的第二搅拌装置57与第二电动机和变速装置51相接；第二传感器54接于第二盖板56，第二控制器及执行器59一端通过数据线与第二传感器54相连，另一端与第二酸/碱输入口48、生产培养基输入口49、第二电动机和变速装置51、气体供应单元1中的阀门16相接。

如图5所示，大体积细胞团或组织块分离单元5包括：第一倾斜式重力沉降装置61、第三控制器及执行器68。其中，第一倾斜式重力沉降装置61设有三个接口：下端两个接口分别为细胞增殖单元反应液输入口60和大体积细胞团或组织块分离液输出口66，上端接口为小体积细胞团或组织块分离液输出口62。细胞增殖单元反应液输入口60与第一反应罐体25相接，大体积细胞团或组织块分离液输出口66与第二反应罐体45相接，小体积细胞团或组织块分离液输出口62与第二倾斜式重力沉降装置63相接。第三控制器及执行器68一端与第一传感器35和第二传感器54相接，另一端与第一倾斜式重力沉降装置61中的细胞增殖单元反应液输入口60、大体积细胞团或组织块分离液输出口66、小体积细胞团或组织块分离液输出口62相接。

小体积细胞团或组织块分离单元6包括：第二倾斜式重力沉降装置63、第四控制器及执行器69。其中，第二倾斜式重力沉降装置63设有三个接口：下端两个接口分别为小体积细胞团或组织块分离液输入口67和小体积细胞团或组织块浓缩液输出口65，上端接口为上清液输出口64。小体积细胞团或组织块浓缩液输出口65与第一反应罐体25相接，上清液输出口64与反应液收集装置9相接，小体积细胞团或组织块分离液输入口67与第一倾斜式重力沉降装置61上端小体积细胞团或组织块分离液输出口62相接。第四控制器及执行器69一端与第一传感器35和第二传感器54相接，另一端与第二倾斜式重力沉降装置63中的小体积细胞团或组织块浓缩液输出口65、上清液输出口64相接。

第一、第二倾斜式重力沉降装置61、63内，多个倾斜平板紧密排列，平板表面材料经过硅渗处理，平板间距介于0.5~0.7cm之间，平板长为平板宽的3倍，平板角度与垂直方向呈20°~30°，细胞受重力作用沿平板向下沉降并累积于容器底部。

本发明固定安装好后，打开蒸汽发生器2，使蒸汽充分进入细胞增殖单元4、大体积细胞团或组织块分离单元5、小体积细胞团或组织块分离单元6、次级代谢产物生成单元7、反应液收集装置9、生长培养基供应装置3、生产培养基供应装置8和酸/碱液供应装置11，对整个系统进行灭菌。一段时间后，关闭蒸汽发生器2，开启气体供应单元1的空气压缩机13，直至将系统中残留的蒸汽和水分吹干。然后，打开热源供应装置10，使热源在第一夹套24和第二夹套44循环流动，确保第一反应罐体25和第二反应罐体45的温度；同时，将灭过菌的生长培养基、生产培养基、酸/碱分别注入生长培养基供应装置3、生产培养基供应装置8和酸/碱液供应装置11，然后将生长培养基和生产培养基分别泵入第一反应罐体25和第二反应罐体45；空气由空气压缩机13经三通15分为两个通路，依次经过增湿和过滤灭菌后进入第一反应罐体25和第二反应罐体45，调节第一搅拌装置39和第二搅拌装置57转速，使气体在其搅拌作用下分别与生长培养基和生产培养基均匀混合；通过调节气体流量，使第一反应罐体25和第二反应罐体45内培养介质的溶氧达到设定值。然后，细胞或组织由细胞接种口30接种进入第一反应罐体25，整个系统开始运行。培养过程中，测温元件、pH电极、溶氧电极和营养物质测量电极在线检测细胞或组织的生长代谢情况，将获得的信号传送至控制器，反馈信号传送至执行器，调节热源、酸/碱、气体和培养基的流量，改善培养环境，提高细胞的增殖能力和代谢水平。同时，本发明还可以通过第一取样口31和第二取样口50进行离线检测。

Claims (7)

1、一种植物细胞或组织两段连续培养系统，包括：气体供应单元(1)、蒸汽发生器(2)、生长培养基供应装置(3)、细胞增殖单元(4)、反应液收集装置(9)、热源供应装置(10)、酸/碱液供应装置(11)，其特征在于，还包括：大体积细胞团或组织块分离单元(5)、小体积细胞团或组织块分离单元(6)、次级代谢产物生成单元(7)、生产培养基供应装置(8)，细胞增殖单元(4)分别与气体供应单元(1)、蒸汽发生器(2)、生长培养基供应装置(3)、热源供应装置(10)和酸/碱液供应装置(11)相接，次级代谢产物生成单元(7)分别与气体供应单元(1)、生产培养基供应装置(8)、热源供应装置(10)和酸/碱液供应装置(11)相接，大体积细胞团或组织块分离单元(5)分别与细胞增殖单元(4)和次级代谢产物生成单元(7)相接，小体积细胞团或组织块分离单元(6)分别与细胞增殖单元(4)和反应液收集装置(9)相接，大体积细胞团或组织块分离单元(5)和小体积细胞团或组织块分离单元(6)之间通过管道相连。

2、根据权利要求1所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，气体供应单元(1)包括：粗过滤器(12)，空气压缩机(13)，压力表(14)，三通(15)，阀门(16)，气体流量计(17)，气体增湿装置(18)和第一0.2μm滤膜(19)，气体增湿装置(18)主体为圆柱型半球顶玻璃容器，其顶部整合有第一进气口(20)和第一出气口(21)，第一进气接口(20)深入半球顶玻璃容器内近底部处，粗过滤器(12)和压力表(14)分别设于空气压缩机(13)进、出口，空气压缩机(13)出口还与三通(15)的一端相接，三通(15)另两端分别与阀门(16)、气体流量计(17)和气体增湿装置(18)的第一进气口(20)依次相接，第一出气口(21)与第一0.2μm滤膜(19)相接。

3、根据权利要求1所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，细胞增殖单元(4)包括：第一热源输入口(22)，第一热源输出口(23)，第一夹套(24)，第一反应罐体(25)，第二进气口(26)，蒸汽输入口(27)，第一酸/碱输入口(28)，生长培养基输入口(29)，细胞接种口(30)，第一取样口(31)，第一电动机和变速装置(32)，第二出气口(33)，第二0.2μm滤膜(34)，第一传感器(35)，第一反应液输出口(36)，小体积细胞团或组织块浓缩液输入口(37)，第一盖板(38)，第一搅拌装置(39)，第一气体分布器(40)，第一控制器及执行器(41)，其连接关系为：第一反应罐体(25)周围设有第一夹套(24)，第一夹套(24)上设有第一热源输入口(22)和第一热源输出口(23)，第一反应罐体(25)上端第一盖板(38)设有许多进出口，包括：第二进气口(26)、蒸汽输入口(27)、第一酸/碱输入口(28)、生长培养基输入口(29)、细胞接种口(30)、第一取样口(31)、第二出气口(33)、第一反应液输出口(36)和小体积细胞团或组织块浓缩液输入口(37)，第二进气口(26)通过硅胶输气管与第一气体分布器(40)相连，第二出气口(33)与第二0.2μm滤膜(34)相接，第一反应罐体(25)内的第一搅拌装置(39)与第一电动机和变速装置(32)相接，第一传感器(35)接于第一盖板(38)，第一控制器及执行器(41)一端通过数据线与第一传感器(35)相连，另一端与第一酸/碱输入口(28)、生长培养基输入口(29)、第一电动机和变速装置(32)、气体供应单元(1)中的阀门(16)相接。

4、根据权利要求1所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，次级代谢产物生成单元(7)包括：第二热源输入口(42)，第二热源输出口(43)，第二夹套(44)，第二反应罐体(45)，第三进气口(46)，大体积细胞团或组织块分离液输入口(47)，第二酸/碱输入口(48)，生产培养基输入口(49)，第二取样口(50)，第二电动机和变速装置(51)，第三出气口(52)，第三0.2μm滤膜(53)，第二传感器(54)，第二反应液输出口(55)，第二盖板(56)，第二搅拌装置(57)，第二气体分布器(58)，第二控制器及执行器(59)，其连接关系为：第二反应罐体(45)周围设有第二夹套(44)，第二夹套(44)设有第二热源输入口(42)和第二热源输出口(43)，第二反应罐体(45)上端第二盖板(56)设有许多进出口，包括：第三进气口(46)、大体积细胞团或组织块分离液输入口(47)、第二酸/碱输入口(48)、生产培养基输入口(49)、第二取样口(50)、第三出气口(52)和第二反应液输出口(55)，其中，第三进气口(46)通过硅胶输气管与第二气体分布器(58)相连，第三出气口(52)与第三0.2μm滤膜(53)相接，第二反应罐体(45)内的第二搅拌装置(57)与第二电动机和变速装置(51)相接，第二传感器(54)接于第二盖板(56)，第二控制器及执行器(59)一端通过数据线与第二传感器(54)相连，另一端与第二酸/碱输入口(48)、生产培养基输入口(49)、第二电动机和变速装置(51)、气体供应单元(1)中的阀门(16)相接。

5、根据权利要求1所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，大体积细胞团或组织块分离单元(5)包括：第一倾斜式重力沉降装置(61)，第三控制器及执行器(68)，其中，第一倾斜式重力沉降装置(61)设有三个接口：下端两个接口分别为细胞增殖单元反应液输入口(60)和大体积细胞团或组织块分离液输出口(66)，上端接口为小体积细胞团或组织块分离液输出口(62)，细胞增殖单元反应液输入口(60)与第一反应罐体(25)相接，大体积细胞团或组织块分离液输出口(66)与第二反应罐体(45)相接，小体积细胞团或组织块分离液输出口(62)与第二倾斜式重力沉降装置(63)相接，第三控制器及执行器(68)一端与第一传感器(35)和第二传感器(54)相接，另一端与细胞增殖单元反应液输入口(60)、大体积细胞团或组织块分离液输出口(66)、小体积细胞团或组织块分离液输出口(62)相接。

6、根据权利要求1所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，小体积细胞团或组织块分离单元(6)包括：第二倾斜式重力沉降装置(63)、第四控制器及执行器(69)，其中，第二倾斜式重力沉降装置(63)设有三个接口：下端两个接口分别为小体积细胞团或组织块分离液输入口(67)和小体积细胞团或组织块浓缩液输出口(65)，上端接口为上清液输出口(64)，小体积细胞团或组织块浓缩液输出口(65)与第一反应罐体(25)相接，上清液输出口(64)与反应液收集装置(9)相接，小体积细胞团或组织块分离液输入口(67)与小体积细胞团或组织块分离液输出口(62)相接，第四控制器及执行器(69)一端与第一传感器(35)和第二传感器(54)相接，另一端与小体积细胞团或组织块浓缩液输出口(65)、上清液输出口(64)相接。

7、根据权利要求5或者6所述的植物细胞或组织两段连续培养系统，其特征是，第一、第二倾斜式重力沉降装置(61、63)内，多个倾斜平板紧密排列，平板表面材料经过硅渗处理，平板间距介于0.5~0.7cm之间，平板长为平板宽的3倍，平板角度与垂直方向呈20°~30°。

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