[发明专利]紫球藻高密度半连续培养联产多糖的方法和装置

说明书

本发明公开了紫球藻高密度半连续培养联产多糖的方法和装置，属于海洋微生物技术领域。该装置包括上端开口、下端封闭的圆柱状生物反应器，上端通过三通管连接有二氧化碳进口和空气进口，三通管的主管道通入生物反应器底部，与二氧化碳进气支管上均设有气体流量控制器和阀门，其上端还设有进水口、底侧壁上设有出液口，还包括由透明玻璃罩和至少一块LED灯板组成的LED照明装置伸入生物反应器内。通过该装置大规模半连续培养紫球藻，同时控制半连续培养过程中培养基的补料条件、更新率和更新周期联产紫球藻多糖，紫球藻多糖的产量相比于分批量培养大幅提高，适于大规模化生产。

技术领域

本发明属于海洋微生物技术领域，具体涉及紫球藻高密度半连续培养联产多糖的方法和装置。

背景技术

紫球藻(Porphyridium purpureum)属于红藻门单细胞海洋微藻，具有极强的环境适应性和快速繁殖能力，能够天然高效积累藻红蛋白、硫酸酯多糖和多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids,PUFAs)等多种生物活性成分，天然含有丰富的ω–6系列(如亚油酸LA和花生四烯酸ARA)和ω–3系列(如亚麻酸ALA和EPA)多不饱和脂肪酸。正常生长情况下，紫球藻胞内油脂含量约为15％–20％，总蛋白含量约40％左右，多糖含量约为25％。微藻多糖已有大量文献报道在抗肿瘤、抗衰老、提高免疫力、天然荧光标记等方面具有重要的应用价值，在医药、化妆品、精细化工、食品和保健品等领域市场空间大。

现有技术中，有报道利用紫球藻积累或生产多糖、花生四烯酸或藻红蛋白的方法，除利用不同类型的光反应器实现高密度培养外，还有利用环境因子或改变培养条件来调节紫球藻积累胞内物质，但是大部分技术主要集中在利用新型培养装置、耦合半连续等培养方法、额外添加激素等培养基成分、以及改变温度和光强外界因素等方面。微藻培养大多也是采用分批量培养体系，事实上连续或半连续培养体系中微藻生物量或多糖产量通常要高得多。由于半连续培养操作简单，一般主要从更新速率和营养浓度等参数来控制产量和生化组成，而更新速率、养分浓度等培养参数的变化对紫球藻的生化变异有一定影响，但是现有的通过改变更新速率或养分浓度等培养参数控制产量和生化组成的方法过于单一，无法确定其生化变异情况，缺乏一种高效的紫球藻高密度半连续培养生产多糖的方法。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明的主要目的在于提供紫球藻高密度半连续培养联产多糖的方法，通过优化控制半连续培养过程中培养基的补料条件、更新率和更新周期等参数联产紫球藻多糖，相比于分批量培养产量高，适于大规模化生产。

本发明的另一目的在于提供紫球藻高密度半连续培养联产多糖的装置，自主设计且结构设计简单，用于紫球藻高密度半连续培养联产多糖灵活可控。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的紫球藻高密度半连续培养联产多糖的装置，包括生物反应器，其为上端开口、下端封闭的圆柱状结构，上端设有二氧化碳进口和空气进口，通过三通管分别与外接的二氧化碳气体压缩机和空气罐连通，所述三通管的主管道通入所述生物反应器底部，和二氧化碳进气支管上均设有气体流量控制器和阀门，所述生物反应器上端还设有进水口，底侧壁上设有出液口，还包括伸入所述生物反应器内的LED照明装置，其由透明玻璃罩和至少一块LED灯板组成。

优选地，所述生物反应器的长径比为1.7–3。

优选地，所述透明玻璃罩为上端开口、下端封闭的圆柱状结构，其内设有三块LED灯板呈三角排列于所述透明玻璃罩内。

优选地，所述LED灯板的光源为LED冷白灯。

优选地，还包括位于所述生物反应器上方的温度计和pH计。

本发明提供的紫球藻高密度半连续培养联产多糖的方法，通过上述紫球藻高密度半连续培养联产多糖的装置大规模半连续培养紫球藻，同时控制半连续培养过程中培养基的补料条件、更新率和更新周期联产紫球藻多糖，包括以下步骤：