TWM654310U

TWM654310U - 可控制光源波長並結合溫度差異控制對真菌類培養設備

Info

Publication number: TWM654310U
Application number: TW112209854U
Authority: TW
Inventors: 王建文; 蔡潗錩
Original assignee: 鈞量股份有限公司
Priority date: 2023-09-12
Filing date: 2023-09-12
Publication date: 2024-04-21

Abstract

本創作係有關於真菌類培養設備，特別是針對培養菌絲體與子實體時，利用不同波長的LED光源照射，並使用冷凝管造成瞬間溫度震盪以刺激菌絲體與子實體兩者的分裂速度，並提升生物體於壓力緊迫時大量吸收硒於細胞壁上提升自身抗氧化壓力，並提高子實體或菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要活性成分的含量。

Description

可控制光源波長並結合溫度差異控制對真菌類培養設備

本創作係有關在真菌類培養設備，尤指一種可提升生物體抗氧化壓力，並提高蟲草子實體或菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要成分的含量之設備者。

80年代以來，真菌工作者從天然蟲草中分離出多個蟲草菌種(如頭孢、束孢、被孢、頭棒束孢等等)，並將菌種接到蝙蝠蛾幼蟲體上或人工培養基上，幼蟲體上和培養基上都能長出蟲草，經檢測其菌絲和子實體的有效成分均與天然蟲草的有效成分相當，而且有些成分高於天然，以此證明人工蟲草可替代天然蟲草，然而20多年過去了，人工複合蟲草仍然停留在實驗室。有些企業以大罐發酵模式把蟲草生產發展為規模化，但投資大、成本高、分離不出菌絲體、菌種易退化等缺點。有鑑於此，台灣新型專利第M506448號揭露一種真菌培養瓶體，該專利係在提供一種可避免內部培養基翻轉，而具有固定效果之真菌培養瓶體，該創作之培養瓶體具有一瓶身，包括一底壁、一自該底壁向上延伸的圍繞壁、一由該底壁及該圍繞壁共同配合界定出的真菌培養空間，及一由該圍繞壁圈圍界定且與該底壁相對並與該真菌培養空間相連通的開口，該圍繞壁之內徑由該底壁朝該開口處漸縮，利用漸縮之圍繞壁，讓瓶身形成錐狀，可將容置於該真菌培養空間之培養基產生固定效果，即使培養基因浸泡液體而縮小時，也不至於浮起或翻轉，不僅讓培養基全面均能被液體覆蓋，不會造成變質或變色，其有效成分可以完全釋放，養分得以提升。

另外台灣發明專利第I658783號揭露一種整合型感測設備，尤指運用於無菌培養器的整合的感測技術範疇。該發明先前技術提到現有蛹蟲草的生產歷程：(1)經由液體菌種培育蛹蟲草菌株；(2)滅菌後之500mL罐頭瓶冷卻後，無菌條件下注射接入液體菌種6mL，將培養瓶以牛皮紙包住隔光：(3)培養瓶置於恆溫恆濕培養箱中暗條件培養約7-10天；(4)米培養基中長滿菌絲後，移至培育室；(5)待出現子實體原基形成後，刺破罐頭瓶封口膜，增加通風及相對溼度；(6)子實體苗芽長出後，調降培養溫度及增加相對溼度。已知蛹蟲草培育的環境因子以溫度、濕度及光線(含光譜及照度)，依其培育生長歷程需要長期觀察記錄每個生長階段的生長發育情況及取樣分析色澤，以瞭解提供不同LED光質、光照強度與光週期，結合溫度、濕度及二氧化碳濃度因子，對於蛹蟲草子實體原基形成、生長情況及生物活性成分之影響，目前尚無相關培養瓶的照度、溫度、濕度及二氧化碳濃度同時監測系統模組設計，大都均以大型培養室的內部作照度、溫度、濕度及二氧化碳濃度同時監測及控制。該發明針對先前技術的改善提供一種無菌培養器的整合感測模組，主要目的在於：提供同時監測無菌培養瓶內的照度、溫度、濕度及二氧化碳濃度之一種無菌培養器的整合感測模組；該發明之次要目的在於：提供低成本、低功率、即時監測、高性價比之一種無菌培養器的整合感測模組。該發明運用了如下技術手段：關於一種無菌培養器的整合感測模組，係提供設於一無菌培養瓶的瓶蓋內部，其包含有：一基板，係設有一照度感測單元、一溫度感測單元、一濕度感測單元、一二氧化碳濃度感測單元等並做相互電性連接，又該基板設有一電力輸入介面及一傳輸介面且分別延伸有一電力線及訊號線；一微控制器，係提供控制上述各感測單元的資料擷取；一記憶體，係提供照度、溫度、濕度、二氧化碳濃度相應於時間之資料儲存；一外部匯流排，係連接上述各感測單元、微控制器、記憶體；藉由整合前述各感測單元於單一基板，並嵌入無菌培養瓶的瓶蓋內，俾利各感測讀取無菌培養瓶內的照度、溫度、濕度、二氧化碳濃度的資訊。由上述設計可知該發明以解決現有無菌培養器內部環境照度、溫濕度及二氧化碳感知量測的問題；同時，經由外部供電，亦可以解決新增感測模組無菌培養器內部電力需求及降低對器內培養物的影響程度，可以大幅增加對無菌培養器環境訊號的感知，進而提升培育環境對培養作物關連性的了解。然而上述技術結構相當繁雜且未能針生物體抗氧化壓力或提高蟲草子實體或菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要成分的含量進行改善。

本案創作人有鑑於此，乃予以研究創新，揭示出一種可控制光源波長並結合溫度差異控制對真菌類栽培設備

本新型之目的，即在提供一種以刺激菌絲體與子實體兩者的分裂速度，並提升生物體於壓力緊迫時，大量吸收硒於細胞壁上提升自身抗氧化壓力，並提高子實體或菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要活性成分的含量的栽培設備，該設備主要包含一瓶體，該瓶體至少可容置第一照明模組及第二LED照明模組、一冷凝管、一遮光板、一擴散板及至少一玻璃培養皿所組成；該第一照明模組位於冷凝管的上方，第二照明模組位於擴散板的下方；該冷凝管為一捲繞式燒結彎曲的玻璃管，中心形成一成長空間，該遮光板位於冷凝管的成長空間內並具有一缺口可卡固在冷凝管上；該玻璃培養皿為一石英玻璃所製成培養皿，該玻璃培養皿具有複數個貫通培養皿上下表面的通道，該通道供具有真菌培養液吸附；該擴散板位於玻璃培養皿的下方，並接收下方的LED照明模組的光源並將光源擴散至玻璃培養皿上，以提供真菌生長所需的光源。

在本實施例中，該遮光板為不穿透光線的不鏽鋼材質

在本實施例中，該第一照明模組至少包含一綠光LED燈及黃光LED燈。

在本實施例中，該第二照明模組至少包含一紫光LED燈及藍光LED燈。

在本實施例中，該冷凝管以抗凍液作為二次冷媒，可流過冷凝蒸發器或加熱線圈快速達到升降溫的控制。

在本實施例中，該第一照明模組綠光LED燈的波長為495-570nm，頻率526-606THz。

在本實施例中，該第一照明模組黃光LED燈的波長為570-590nm，頻率508-526THz。

在本實施例中，該第二照明模組紫光LED燈的波長為380-450nm，頻率668-789THz。

在本實施例中，該第一照明模組藍光LED燈的波長為450-495nm，頻率606-668THz。

本新型之功效在於，在於利用真菌生物細胞光生化反應，尤其是運用在蟲草菌絲體與子實體的光波誘導上。利用蟲草菌絲體/子實體在特定光波下，具有增加或抑制生長的不同效果，並在蟲草大規模生產中採用特定波長的光源照射子實體，以顯著提高蟲草子實體或發酵菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要活性成分的含量。且菌絲體，以特定波長的光源誘導，能增加硒化速度，配合溫度震盪，提高生物體抗氧化壓力，提昇硒化效率，並依照前期誘導菌絲體，後期誘導子實體的方式選擇最佳光源與照射週期，達成快速且能大量生產之效果。

1:培養設備

2:瓶體

3:第一照明模組

31:綠光LED燈

32:黃光LED燈

4:冷凝管

41:成長空間

5:遮光板

51:缺口

52:透孔

6:玻璃培養皿

61:通道

7:擴散板

71:微結構

8:第二照明模組

81:藍光LED燈

82:紫光LED燈

第1圖是本創作立體組合圖

第2圖是本創作組合側視圖。

第3圖是本創作實施例組合側視圖。

請參閱第1圖所示，一種以刺激菌絲體與子實體兩者的分裂速度，並提升生物體於壓力緊迫時，大量吸收硒於細胞壁上提升自身抗氧化壓力，並提高菌絲體與子實體的多糖、腺苷、蟲草素等主要活性成分的含量的培養設備，該培養設備1主要包含一瓶體2，該瓶體2為玻璃製成之容器，內部並具有容置空間；第一照明模組3位於瓶體2的容置空間上緣，並朝下方提供照射光緣，且第一照明模組3至少包含一綠光LED燈31及一黃光LED燈32；一冷凝管4，該冷凝管4為一捲繞式燒結彎曲的玻璃管，中心形成一成長空間41，並以抗凍液作為冷媒，可流過外部冷凝蒸發器或加熱線圈(圖未視)快速達到升降溫控制的功效；一遮光板5，該遮光板5位於冷凝管4的成長空間41內並具有一缺口51可卡固在冷凝管4上，且該遮光板5具有複數個透孔52；至少一玻璃培養皿6，該玻璃培養皿6位於遮光板5的下方，且玻璃培養皿6具有複數個玻璃貫通培養皿6上下表面的通道61，該通道61供具有真菌培養液吸附於上；至少一擴散板7，該擴散板7位於玻璃培養皿6下方；一第二照明模組8位於擴散板7的下方並朝擴散板7方向提供照射光源給擴散板7，並由擴散板7將光源均勻投射到玻璃培養皿6，且該第二照明模組8至少包含一藍光LED燈81及一紫光LED燈82，以提供真菌生長所需的光源。

請參閱第2~3圖所示，在本實施例中，先將冷凝管4放入瓶體2的容置空間內，並依序放入第二照明模組8、擴散板7，再將已植入真菌培養液的玻璃培養皿6放在擴散板7的上方，而後將遮光板5放在玻璃培養皿6的上方，並使遮光板5上的透孔52跟玻璃培養皿6的通道61相對應設置，可讓子實體生長突出於遮光板5的上，遮光板5周緣至少設有一缺口51，該缺口51可卡合在冷凝管4上，使遮光板5固定在冷凝管4，最後再將第一照明模組3裝設於瓶體2的容置空間上緣，並朝遮光板5方向提供照射光源，在本實施例中，第一照明模組3跟第二照明模組8可透過電性連接方式與外部控制器(圖未視)連接，以控制不同程度光源照射在菌絲體與子實體上，另外冷凝管4為一捲繞式燒結彎曲的玻璃管，並以抗凍液作為冷媒，可流過外部冷凝蒸發器或加熱線圈(圖未視)快速達到升降溫控制的功效。

請參閱第3圖所示，當所有構件全部配置在瓶體2內後，開始進行培養真菌類生長步驟；針對不同真菌類投以不同程度光源(香菇、雪菇)，發現到不同光線波長對菌絲體分裂與子實體轉化有所影響，本實施例的參數是依照申請人長期測試與觀察後取得最佳參數而來，涉及到波長穿透率、植物顏色阻隔率及能量強度，生體光敏反應等，與許多人工光照蔬菜一樣，不同部位的生長速率受不同波長光照的影響，在本實施例中參數為實驗數據，非對本創作的限制。首先，設定照明模組的參數，包含設定第一照明模組3，在生長前期(約10%菌絲生長覆蓋率分界)上部子實體不照射任何光源，主要抑制子實體生長，生長中期(約50%菌絲體生長覆蓋率分界，子實體開始變色)使用黃光LED燈32照射子實體，以12小時光照期、12小時為黑暗期，並設定光照6分鐘後關閉6分鐘的時間進行調控，且黃光LED燈32波長為570-590nm，頻率為508-526 THz，該黃光LED燈32照射主要是誘導子實體生長，在生長後期(子實體呈金色)使用綠光LED燈31照射子實體，以18小時光照期，6小時為黑暗期，並設定光照18分鐘後關閉6分鐘的時間進行調控，且綠光LED燈31波長為495-570nm，頻率為526-606THz，該綠光LED燈31的光源主要是加速子實體生長，同時設定第二照明模組8，在生長前期(約10%菌絲體生長覆蓋率分界)使用紫光LED燈82照射菌絲體，以12小時光照期、12小時為黑暗期，並設定光照6分鐘後關閉6分鐘時間進行調控，且紫光LED燈82波長380-450nm，頻率诶668-789THz，紫光LED燈82的光源可促進菌絲體生長，在生長中期(子實體開始變色)使用藍光LED燈81照射菌絲體，以18小時光照期6小時為黑暗期，並設定光照18分鐘後關閉6分鐘時間進行調控，且藍光LED燈81波長為450-495nm，頻率為606-668THz，該藍光LED燈81可減緩菌絲體生長速度，而生長後期(子實體呈金色)使用藍光LED燈81照射菌絲體，以4小時光照期20小時黑暗期，並設定光照6分鐘後關閉30分鐘時間進行調控，且藍光LED燈81波長為450-495nm，頻率為606-668THz，該藍光LED燈81可停止菌絲體生長。

在完成照明模組的設定後，由於菌絲體和子實體生長彼此間會競爭消長，前期發展菌絲體提升生物對硒轉化率，後期發展子實體為主，隨者真菌在玻璃培養皿6的生長，不同光源的照射會影響菌絲體跟子實體的生長，因此玻璃培養皿6上方設置一遮光板5，該遮光板5具有複數個透孔52，透孔52與跟玻璃培養皿6的通道61相對應，當子實體往上生長並突出遮光板5的透孔52，由於子實體生長期使用綠光LED燈31及黃光LED燈32照射子實體，可誘導子實體生長及加速子實體生長，但此時菌絲體卻需要減緩生長速度，因此利用遮光板5的遮蔽功能使得促進生長的第一照明模組3不會照射到菌絲體，避免菌絲體跟子實體同時成長，反而減緩子實體的成長速度，同樣情形在菌絲體成長前期第二照明模組8的光源朝擴散板7投射光源後，利用擴散板7的微結構71使得光源均勻向外擴散到玻璃培養皿6的通道61中，以提供菌絲體所需的光源，同時遮光板5可遮蔽影響子實體生長的光源，藉由上述的照明模組的控制可使菌絲體與子實體得到所需的光源，並藉由遮光板5的遮蔽光源，讓不同的光源不會干涉到菌絲體與子實體的生長。

請參閱第3圖所示，在子實體與菌絲體成長的過程當中，除了光源的控制外，對於環境溫度也是一個重要因素，因此可利用設置在瓶體2內周緣的冷凝管4作為環境溫度的控制器，冷凝管4為一捲繞式燒結彎曲的玻璃管，並在冷凝管4注入抗凍液作為冷媒，達到每分鐘降溫7度的功能，抗凍液可流過冷凝蒸發器或加熱線圈快速達到升降溫控制，在本實施例中，生長前期第二照明模組8光照期每4小時實施急速降溫，由25度瞬間下降到5度維持60分後以每分鐘5度回溫至25度，此時菌絲體對硒的親和性，由於溫度的劇烈變化，使菌絲體於壓力緊迫時大量吸收硒於細胞壁上提升自身抗氧化壓力，並加快菌絲體與子實體分裂速度，達到快速及大量生產的效果。

由以上實施例說明可知本創作利用真菌生物細胞光生化反應，尤其是運用在蟲草菌絲體與子實體的光波誘導上，利用菌絲體與子實體在特定光波下，具有增加或抑制生長的不同效果，並在大規模生產中採用特定波長的光源照射子實體及菌絲體，以顯著提高蟲草子實體或菌絲體中多糖、腺苷、蟲草素等主要活性成分的含量，且菌絲體以特定波長的光源誘導，能增加硒化速度，配合溫度震盪，提高生物體抗氧化壓力，提昇硒化效率，並依照前期誘導菌絲體，後期誘導子實體的方式選擇最佳光源與照射週期，達成快速且能大量生產之效果。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。