[发明专利]一种微生物隔离培养及培养液供应装置

说明书

本发明公开了一种微生物隔离培养及培养液供应装置，包括生物反应器、培养液交换器、液压调节泵。选用滤膜或滤芯将微生物包围在培养液交换器的培养液空间内，另一部分培养液则不含微生物体，从而实现隔离培养，通过液压调节泵在滤膜或滤芯两侧产生正负周期变化的压力差，迫使培养液往复地流过滤膜或滤芯，增加营养物和代谢产物在被分隔空间的交换速度。不含微生物一侧的培养液通过培养液输送泵输送到指定场所处。最终实现在分离培养液的同时不影响微生物的正常生长。

技术领域

本发明属于微生物培养领域，具体涉及一种微生物隔离培养及培养液供应装置。

背景技术

随着工业技术特别是微生物工程的不断发展，微生物在工业生产中的应用深度和广度都有了一定的提高。在这些应用中，很多时候利用的不是微生物细胞体本身而是微生物的代谢产物。因此，在很多情况下需要将培养液与微生物细胞群体分离来获取含有代谢产物的培养液，满足工业上的应用。但是普通过滤分离方法不仅费时费力，而且还会影响微生物的正常生长从而降低代谢物的产量。为了连续稳定地获取培养液，必须实现在分离培养液的同时不影响微生物的正常生长。

早在19世纪末就有科学家发明了一种微生物的透析培养法，目的是获得高活性和高质量的微生物细胞体。大致的方法是利用一种透析膜将培养液和细胞群体分开到两个培养室中，细胞体所在的室称为培养室，培养液所在的室称为培养液室，细胞体通过透析膜的渗透作用吸取培养液的养分，而细胞体的代谢产物又通过透析膜的渗透作用进入培养液室。由于代谢物对微生物体来说属于排泄废物，透析培养能净化微生物的生长环境，从而提高微生物细胞体的活性和质量。

透析培养法在提高微生物细胞体的活性和质量的同时还能够将培养液与微生物细胞群体分开培养，看似可以帮助实现连续稳定地获取培养液的目标，但是也存在一定的局限。首先是透析培养自身的不足，由于一般的透析培养使用囊代式透析膜，微生物被注入到囊代式透析膜后浸泡于培养液中进行透析培养，透析膜处于自由状态，在浸泡和操作过程中的各种外力作用下，透析膜容易破损，导致使用成本高、成功率低的缺点，因此很少有人使用。其次，透析过程的本质其实是自由扩散，代谢产物通过透析膜的动力来源于两侧代谢产物的浓度差，理论上，培养室中的代谢产物浓度时刻高于培养液室，当微生物的代谢速度非常旺盛的时候，这种自由扩散就可能无法及时地将代谢产物从浓度高的一侧输送到浓度低的一侧，导致这种浓度差更大。虽然后来提出了一些新的方法，如增加外部震动和改变透析膜的形状等，这些方法都在一定程度上提高了透析膜的通过速度，但通过方式本质上仍然利用自由扩散，通过速度提高有限。因此，透析培养无法满足代谢物与微生物的快速分离。

透析培养法虽然存在着局限，但是能基本保证不影响微生物的正常生长。因此提高分离装置的可靠性和分离效率是实现连续稳定地获取培养液的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种微生物隔离培养及培养液供应装置，解决了上述背景技术中膜易损坏、透析速度慢的问题，其次还解决了分离培养液的同时影响微生物正常生长的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种微生物隔离培养及培养液供应装置，不仅限于菌类和藻类的培养，还适用于任何其它适当种类的微生物。它包括生物反应器、培养液交换器、液压调节泵；

所述生物反应器用于装盛代谢培养的微生物及培养液，生物反应器为微生物提供生长繁殖和代谢活动的空间；生物反应器培养微生物的方式为游离培养或固定化培养，其中，游离培养，即微生物在培养液中自由运动，固定化培养，即微生物被固定在填充物中无法自由运动。

所述培养液交换器装盛有培养液，该培养液中设有过滤装置，为培养液与微生物体分离提供空间；所述过滤装置包括网罩支架和滤膜，所述滤膜以折叠的形式固定于网罩支架内，并包围形成一腔体，所述滤膜上设有大量微孔，所述微孔的平均孔径为0.01-10微米；所述腔体设有一出口，所述出口通过管路连通至培养液交换器外部；过滤装置置于培养液交换器中，将培养液交换器分隔成两个室：培养液室(腔体外)和培养室(腔体内)。