一种三角褐指藻在室内人工光源环境下的养殖方法与流程

本发明涉及微藻生物养殖，尤其涉及一种三角褐指藻在室内人工光源环境下的养殖方法。

背景技术：

1、三角褐指藻(phaeodactylum tricornutum)是一种单细胞微藻，生活在近海水域，易养殖，含有丰富的蛋白质、多糖、色素、维生素等营养物质。早期三角褐指藻仅作为动物饲料的原料，应用领域较为狭窄，目前三角褐指藻的研究较为广泛,被认为是岩藻黄素、金藻昆布糖和二十碳五烯酸(epa)等生物活性物质的潜在生产者。另外,三角褐指藻可利用天然海水进行培养,不会竞争淡水资源,与其他硅藻相比三角褐指藻对硅的需求量较低,使其更易成为商业化生产的原料。三角褐指藻被认为是生产二十碳五烯酸(epa)和生物柴油的潜在生物，但三角褐指藻在室外不稳定的环境下产品质量也极其不稳定，造成生产成本过高，过高的成本限制了其在该领域的应用，因此高效稳定的养殖工艺方式是解决三角褐指藻工业化养殖的突破点。

2、目前涉及的方法还涉及实验室筛选条件的探究式的三角褐指藻的养殖方法，在从实验室小规模的养殖条件到适合工业化大规模生产的养殖方法，还需要克服很多技术问题。三角褐指藻养殖的非生物因素变量很多，比如生物污染、光照条件，包括光照波长、强度、时间、溶解氧、温度、ph值、营养盐液配方等，其中光照是三角褐指藻生长的重要因素，最适合三角褐指藻生长繁殖的光照条件需要不断试验摸索。因此，需要一种可以满足生产需求，利用人工光源高效培养并诱导细胞累积岩藻黄素，实现三角褐指藻大规模，批量化的生产方法。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，本发明实施例提供一种三角褐指藻在室内人工光源环境下的养殖方法，以解决现有的三角褐指藻在室外不稳定环境下培养结果不稳定的技术问题。

2、本发明实施例采用下述技术方案：一种三角褐指藻在室内人工光源环境下的养殖方法，包括以下步骤；

3、s1：检测藻种并待用，消毒并清理密闭式生物反应器将，水和培养液加入至第一生物反应器后准备接入藻种；

4、s2：将步骤(1)的藻种接种至第一生物反应器中，混合均匀后取样测细胞密度，检测得到数值约为1～2×106cells/ml，启动密闭式生物反应器扩增培养藻种，培养过程每天镜检细胞状态并检测细胞密度变化；

5、s3：当藻液在一级生物反应器中完成不低于5天的养殖后，将藻液转入至第二生物反应器中继续培养，培养过程每天镜检细胞状态并检测细胞密度变化；

6、s4；搅拌均匀二级反应器中导入的一级培养藻液，然后加入二级培养基，设定好二级光照参数后启动二级反应器，进行三角褐指藻的二级扩增培养，培养过程每天镜检细胞状态并检测细胞密度变化

7、s5：当藻液在二级生物反应器中完成不低于5天的养殖后，藻液细胞没有污染的情况下，采收全部藻液。

8、进一步，所述步骤(1)中藻种的细胞密度为20×106cells/ml以上。

9、进一步，所述步骤(1)中培养液为海水f/2培养液。

10、进一步，所述步骤(2)中第一生物反应器的培养条件如下：

11、温度：21～23℃

12、ph：7.0-7.5

13、通气量：第一生物反应器体积的2-8vol‰/h

14、光照条件：光谱包括有410～450nm和500～660nm两个特征峰，r/b为0.88，光周期l：d为12:12，光照强度为1000lux，总功率为1000w/m3。

15、所述步骤(3)中第二生物反应器的培养条件如下：

16、温度：21～23℃

17、ph：7.0-7.5

18、通气量：第二生物反应器体积的2-8vol‰/h

19、光照条件：光谱包括有420～500nm和620～700nm两个特征峰，r/b为1.19，光周期l：d为12:12，光照强度为1000lux，总功率为1000w/m3。

20、进一步，所述步骤(4)中采收步骤为将藻液经过管道系统转入沉降塔中絮凝沉降，去除上清液后将下层藻液导入离心机中进行持续离心获得藻泥，将藻泥破碎、冻干并干燥获取破壁藻粉，絮凝沉淀可以通过添加絮凝剂方式进行，絮凝剂包括但不仅限于mg(oh)2、caco3等常用絮凝剂。

21、进一步，所述s2、s3中第一生物反应器包括培养箱体，所述培养箱体壁内设置有调温器，所述培养箱体侧壁中贯穿设置有进气口，所述培养箱体中贯穿设置有均匀散光机构，所述均匀散光机构包括通光管，所述通光管插入在培养箱体中，且通光管与培养箱体紧密连接，所述通光管外设置有若干散光配合镜，且散光配合镜横截面成弧形，所述通光管为中空设置，所述通光管与配合散光镜之间呈连通状态，所述通光管中设置有若干个拦截凸镜，每个所述拦截凸镜中均开设有通光孔，所述拦截凸镜设置在配合散光镜的一侧，所述通光管的末端设置有反射镜，所述每个通光孔的孔径由一侧向相对侧逐渐增大。

22、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

23、1、本发明提供了一种三角褐指藻的养殖方法，在内置特制led光源的密闭式光生物反应器中，通过严格控制反应器内培养过程中的光照、温度、营养盐、ph、通气量，使得三角褐指藻能够在生长阶段快速生长以及快速大量积累岩藻黄素，实现三角褐指藻的精细化养殖和天然岩藻黄素的工业化生产，使得三角褐指藻能够获得最佳生长和累积岩藻黄素的条件，实现精细化养殖和天然岩藻黄素的室内工业化生产；

24、2、本发明提供了一种适合三角褐指藻不同生长阶段的光因子条件，包括光谱的变化、光照强度以及光周期的调节。本发明采用的内置可控特定光谱的led灯管作为光源，方便地调控波长、能量比、光照强度、总功率的光照条件，可以实现光源的准确供给，光因子与藻细胞生命活动过程的匹配，避免了细胞生长和变化发生缓慢、停滞乃至死亡的不良现象，同时特定光谱的led灯管还能够起到节省能源，提高光能转换比例和利用效率，降低散热量的效果；

25、3、本发明与传统三角褐指藻养殖方法相比，本方法加速了三角褐指藻的生长和岩藻黄素积累速度，提高了单位周期产量，产量较传统方法增加了50％左右，营养盐利用率提高了70％以上，节约了养殖成本和后续水处理操作，本发明养殖出的三角褐指藻可达到干重1.0g/l以上、岩藻黄素含量1％以上，本发明采用了经过优化筛选后的原始藻种，所采用藻种遗传性状稳定；

26、4、本发明的培养容器为密闭式光生物反应器，优选采用多个生物反应器串联的方式，通过过程调控基本实现了自动化控制，与传统养殖方法相比，减少人工操作，节约成本，具有自动化程度高、占地面积小、生产过程不易被污染、养殖效果稳定的优点；

27、5、通过均匀散光机构使得密闭式光生物反应器在使用时，可以将调节后的光源散射到整个容器内，从而保证容器内光源的均匀性，且在使用的过程中只需要一个光源既可，不需要设置多个光源既可保证容器内的光源均匀性，现有的反应器在使用时，虽然设置了多个光源但是还无法保证使整个容器内的藻种都吸收到光线，现有的反应器往往是通过在内壁上进行光源设置，但是通过在内壁上进行光源设置的话，此时会出现靠近光源的藻种可以吸收大量的光线，越是远离光源此时对于光线的吸收越少，从而会导致出现吸收效果不一致的情况发生，不仅会影响到藻种的生长，甚至位于深处的藻种由于长时间吸收不到光线，无法得到有效生长，可能会出现死亡的情况，从而影响到后续的藻种培养采收，而本均匀散光机构，通过直接插入到培养箱体内，不仅仅可以使表面的藻种进行光线吸收，同时可以使内部的藻种进行光线吸收，从而保证内外藻种都可以对光线进行吸收，而且在使用的过程中，还可以将多个均匀散光机构进行连接，从而增加均匀散光机构的工作范围，从而可以有效避免出现四角，保证位于容器内的藻种都可以进行光线吸收，有效提高了藻种的培养效率，从而大幅度降低了藻种死亡概率，由于均匀散光机构只需要一个光源，相较于多个光源来说单个光源参数较为好控制，从而便于进行微藻培养。