[发明专利]利用发光颗粒进行微藻光生物培养的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光生物反应培养技术，尤其是利用长余辉稀土磷光类 发光剂制备的功能发光颗粒悬浮于光生物反应器中进行大规模培养微藻 细胞的方法。

背景技术

微藻的生物反应器培养是避免染菌、提高细胞培养密度和代谢产物产 量、便于操作控制的重要方式。但光照条件对微藻细胞的生长与代谢过程 有至关重要的影响。光合细胞的光合作用过程主要是利用波长为 400-760nm的光来进行的，短波长的高能紫外线辐射会使叶绿素受到高毒 害而使细胞“漂白”致死。文献(1)张颂培，李建宇，陈娟，肖阳，孙玉 娥：转光农膜的光谱特性研究。光谱学与光谱分析，2004，24(10)：1180-1184 和文献(2)任白皋，曲丽娜，宋桂兰。转光剂的制备及在农膜中的应用。 济南大学学报(自然科学版)，1007，21(2)：130-132均报道了利用稀土 化合物作为转光剂制备成功能转光膜，将对植物细胞有毒害作用的紫外光 转换成植物光合作用所需的红光(640～690nm)和蓝光(400～500nm)，从 而增强植物的光合作用，促进植株生长发育和养分吸收，能明显提高植物 的产量和质量。中国专利CN1249215C提出了一种装有含荧光物质的波长 移动器的光生物反应器用于微藻培养。中国专利CN1317537提出了一种利 用转光剂吹制成功能转光农膜，提高了光照强度。中国专利CN1982433A 提出了一种利用含转光剂的树脂吹制的塑料膜贴于玻璃材质的光生物反 应器外壁用于微藻培养，结果表明其微藻产率比没有使用功能转光膜的光 生物反应器培养提高了10-20％.

上述文献或专利技术中利用功能转光膜来将光对植物细胞有毒害作 用的紫外光转换成植物光合作用所需的红光(640～690nm)和蓝光(400～ 500nm)，从而在一定程度上提高了光合作用效率，中国专利CN1982433A 制备的功能性转光膜只发射红光，发射光谱比较单一。但实际在光生物反 应器培养过程中，在受光面一般光照强度都比较高，过高的光照强度反而 会使细胞产生光抑制。相反在远离反应器受光面区域，由于光线在培养 基水体中传播时的衰减以及细胞的遮光作用，光照强度不足，产生光限制， 使得大直径反应器内光照分布而严重不均。因此传统的光生物反应器多采 用细管式或薄板式，从而造成光生物反应器造价高、占地面积大、放大困 难，光合细胞培养成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用功能发光颗粒进行微藻光生物培养 的方法，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的利用发光颗粒进行微藻光生物培养的 方法，是将具有不同光质转换功能的发光颗粒加入到培养液中，用于微藻 细胞的培养。

本发明的发光颗粒是用发光剂与透明树脂混合后制备成发光粒子，并 将其加入到微藻培养光生物反应器中，利用机械搅拌或气体搅拌实现颗粒 的悬浮与流动。发光颗粒在流动到反应器受光面时，微藻光合作用时一般 不利用的短波长的光(如200-400nm)将激发颗粒内的发光剂，发射出微 藻光合作用需要的500-760nm波长范围内的光，提高了光能的利用率。另 一方面，在受光面受到激发后发光颗粒又随流体流动进入光反应器离受光 面较远、光照强度不够的区域，因余辉作用继续发光，提高了这些光暗区 域的光照强度，从而增加了微藻光生物反应器内的光合作用空间利用率。

具体实施方式

本发明采用市售的能发射不同波长范围光的长余辉磷光类稀土化合 物为发光剂与透明树脂(如：聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚酯、氟碳树脂等) 为基料制备成发光树脂颗粒，其颗粒尺寸介于1-10mm，以一定比例(培 养液体积的1-20％)加入到含有液体培养基的光生物反应器中，接入微藻 细胞种子，通气或机械搅拌培养。反应器内的发光颗粒因搅拌作用实现悬 浮与流动。培养结束后，停止通气搅拌后使发光颗粒沉降，收集液体获得 细胞培养物。之后可再次加入培养基、接种进行下一批式培养。也可以在 培养结束后，通过过滤，分离出发光颗粒后获得细胞培养物。分离出的发 光颗粒可以循环使用。

实施例1