專利名稱：一種微生物薄層水體培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物培養(yǎng)領(lǐng)域，更具體的，本發(fā)明涉及微生物薄層水體培養(yǎng)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源日益枯竭，越來越多的國家開始重視可再生能源的研究與發(fā)展。但是生物質(zhì)能源的發(fā)展也同樣受到客觀條件的制約，難以滿足大規(guī)模替代化石燃料的規(guī)模和成本要求。因此，迫切需要開發(fā)不占用可耕地、淡水、化肥資源的新型生物能源技術(shù)，為可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供具備現(xiàn)實可行性的手段，切實有效減少二氧化碳排放，促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)體系向基于可再生能源的綠色工業(yè)體系轉(zhuǎn)化。利用微生物來生產(chǎn)能源是能源產(chǎn)業(yè)中的一個發(fā)展方向。而對生物燃料生物源，例如藻類的培養(yǎng)系統(tǒng)和方法的關(guān)注也與日俱增。藻類儲存豐富的油脂，因此被視為有潛力的生物原料，可用來轉(zhuǎn)化成燃料。微藻的用途廣泛，可應(yīng)用的領(lǐng)域很多如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、動物飼料、環(huán)境檢測\凈化、生物技術(shù)、可再生能源的制造等。微藻可以吸收二氧化碳通過光合作用制造維生素類、氨基酸、色素類、蛋白質(zhì)、多糖類、脂肪酸等有用成分，作為養(yǎng)殖用的飼料等被培養(yǎng)。在其進(jìn)行光合作用的過程中對溫室氣體二氧化碳的吸收，無形中放慢了全球氣候變暖的腳步。為了有效的得到藻類等微生物所帶來的價值，近年來，對于培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系、培養(yǎng)方法、培養(yǎng)裝置的研究逐漸成為熱點。工業(yè)化生產(chǎn)培養(yǎng)藻類主要有兩種方式包括:開放式培養(yǎng)和密閉式培養(yǎng)兩種方式。現(xiàn)有的藻類開放式培養(yǎng)系統(tǒng)主要有圓形培養(yǎng)池及跑道式培養(yǎng)池兩種，這些方式都存在如下缺陷:(I)使用成本高，造成這個后果的根源無疑是對水體的大量需求，從而導(dǎo)致運輸、裝置等成本的提高。(2)對于圓形培養(yǎng)池來說，其具有攪拌不均勻、攪拌耗能高、氣體混合不易以及土地利用率低等。在現(xiàn)有技術(shù)中 ，為達(dá)到為藻類等微生物細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)控培養(yǎng)體系的環(huán)境參數(shù)、提供生存空間、更有效的吸收光照等目的，大量水體的存在是不可避免的。而大量水體是導(dǎo)致上述缺陷的直接原因，因此，迫切需要一種能只需要很少的水體就能實現(xiàn)有效培養(yǎng)藻類等微生物的培養(yǎng)體系。另外，在現(xiàn)有的微生物培養(yǎng)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)裝置僅僅是為所述的微生物培養(yǎng)提供養(yǎng)料和生長條件的裝置，而這種裝置的缺陷是通常只能為一種微生物提供養(yǎng)料和生長條件，此外，無法根據(jù)外部環(huán)境的變化，實時改變所述微生物的生長條件，如營養(yǎng)成分調(diào)整，光照調(diào)整，溫度調(diào)整等，這樣的裝置局限性很明顯，大大阻礙了微生物培養(yǎng)的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點，本發(fā)明提供了一種兩相微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，即在培養(yǎng)系統(tǒng)中采用固相部分為微生物提供生長空間，另外提供了液相為微生物提供或補充水分和養(yǎng)料，其中液相是小的水體，能夠達(dá)到有效為微生物提供或補充水分和養(yǎng)料的目的。本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于:所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相的體積是小水體，在本發(fā)明的一個方面，液相和固相體積比小于10:1,優(yōu)選小于3:1,最優(yōu)選小于1:1;承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統(tǒng)；所述支撐裝置用以支撐所述的承載裝置，通過連接裝置與所述的承載裝置連接；營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)，用來實現(xiàn)所述微生物的生長與代謝；條件控制裝置與所述支撐裝置連接，可以通過所述連接裝置調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向。本發(fā)明的培養(yǎng)系統(tǒng)還任選地包括采收裝置，用以采收微生物或其產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述連接裝置為卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置，所述連接裝置是可拆卸的。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述的支撐裝置是可旋轉(zhuǎn)、可平移或可固定的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置還包括流量表和控制閥，所述流量表用于顯示營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量，控制閥用于控制營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu) 選實施例，其中所述條件控制裝置還包括溫度控制裝置、光照控制裝置或蒸發(fā)控制裝置，上述裝置通過連接裝置與所述承載裝置連接，通過承載裝置的光朝向的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)所述微生物生長系統(tǒng)的培養(yǎng)溫度，光照強度或蒸發(fā)程度的調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供的系統(tǒng)可以用于培養(yǎng)微生物。微生物包括光養(yǎng)型生物體。光養(yǎng)型生物體是利用光合作用的生物體，包括真核植物、藻類、原生生物，以及原核生物的藍(lán)細(xì)菌、綠色硫細(xì)菌、紫色硫細(xì)菌等。微生物還可以是異養(yǎng)生物體，例如真菌類、細(xì)菌等。在本發(fā)明中，微生物基本上在兩相培養(yǎng)系統(tǒng)的固相中生長。所述“基本上”是指微生物通過吸附等化學(xué)、物理作用吸附或被限定在固相內(nèi)部或其表面繁殖和生長，但不排除有少數(shù)微生物脫離固相系統(tǒng)進(jìn)入到液相中。在本發(fā)明的液相-固相的兩相微生物生長系統(tǒng)中，固相(例如固體多孔性材料)內(nèi)部保持液體(培養(yǎng)液/水分)的飽和狀態(tài)。固相的體積是指該兩相系統(tǒng)中處于液體飽和狀態(tài)下固相的外部體積。所述液相的體積是指該兩相系統(tǒng)中固相外的液體的體積，即不包括固相內(nèi)的液體的體積。在本發(fā)明的一個方面，微生物是藻類，包括但不限于下述中的菌種:原核生物的藍(lán)藻門；原生生物的硅藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門、隱藻門、裸藻門；以及屬于植物界的紅藻門、褐藻門、綠藻門和輪藻門等。這些藻類可以是生活在淡水的或海水的。在本發(fā)明的其中一個方面，微生物是藍(lán)藻、小球藻、娃藻、綠藻、葡萄藻、柵藻、集胞藻、隱球藻、念珠藻、聚球藻、球藻、雙歧藻、鞭枝藻、螺旋藻、馬尾藻、微囊藻，魚腥藻、項圈藻、顫藻、束絲藻、小定鞭藻等，最優(yōu)選為藍(lán)藻、小球藻、硅藻、綠藻、葡萄藻、柵藻。在本發(fā)明的某些方面，微生物可以經(jīng)過基因工程修飾?；蚬こ绦揎?，或稱為基因改造，或基因重組，是指對微生物的基因組進(jìn)行改變，令其因異源核酸(如重組DNA構(gòu)建體)的存在而發(fā)生改變。修飾后的微生物體內(nèi)的基因或蛋白發(fā)生變化，會增加、減少或改變有關(guān)蛋白、脂類、核酸、糖類等的產(chǎn)生，獲得需要的結(jié)果和產(chǎn)物。例如，可以對異養(yǎng)生物體進(jìn)行基因工程使其變成可利用光進(jìn)行自養(yǎng)的微生物，或是通過引入相關(guān)代謝途徑令不生產(chǎn)乙醇的藻類等微生物產(chǎn)生乙醇。
微生物的產(chǎn)物可以是微生物的細(xì)胞體本身，也稱為生物量，其提供蛋白、脂類、核酸、糖類等，可以用于工業(yè)或營養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)，或者用于畜牧或海產(chǎn)養(yǎng)殖。另外，微生物的產(chǎn)物還包括各種微生物細(xì)胞產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，包括其合成的代謝物、代謝中間體，或經(jīng)過基因改造而生產(chǎn)的商業(yè)產(chǎn)品，例如醇類、烴類、糖類、脂肪類等。本發(fā)明用于培養(yǎng)微生物需要的水分和營養(yǎng)物質(zhì)可以培養(yǎng)液形式提供。培養(yǎng)液是指用于培養(yǎng)被包含在微生物培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)的生物體的組合物，典型地包括:例如，在藻類和/或其他捕獲光的生物體的情況下，是水或鹽溶液(例如，海水或鹽味水)以及用于促使這類生物體生存并且生長的足夠的營養(yǎng)物。培養(yǎng)基還包括氮源，該氮源可以包括但不限于硝酸鹽、脲、氨以及銨鹽、尿酸、以及氨基酸。培養(yǎng)基還包括碳源，包括有機碳源，如有機物，另外還包無機碳源如二氧化碳，可以通過連續(xù)或間歇通入含有高于大氣二氧化碳(CO2)濃度的CO2/空氣混合氣或人工配合氣、純CO2氣體、煙道氣等，也可以是通過補充含有無機碳源的溶液的方式。培養(yǎng)微生物所要求的或適合用于維持正在生長的捕獲光的生物體的培養(yǎng)物質(zhì)(例如，發(fā)酵培養(yǎng)基)的具體的液體培養(yǎng)基組合物、營養(yǎng)物等在本領(lǐng)域中是熟知的。在本發(fā)明的一個方面，所述微生物生長系統(tǒng)的固相為多孔性材料，所述液相為培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液覆蓋所述多孔性材料的表面，在多孔性材料上方形成薄層培養(yǎng)水體。培養(yǎng)系統(tǒng)的固相的多孔材料用于給微生物提供生長空間。這些材料包括無機材料或有機材料如下:無機材料例如活性炭、多孔玻璃，多孔陶瓷，多糖類例如纖維素、交聯(lián)葡萄糖、明膠，天然高分子凝膠載體例如瓊脂，以及有機合成高分子材料。這些材料具有對微生物細(xì)胞無毒、傳質(zhì)性能好，透光透水性良好、性質(zhì)穩(wěn)定、不易被微生物降解。在本發(fā)明的一個方面，使用的多孔材料包括濾布、棉布、海綿、濾紙、各種無紡布例如PET無紡布、聚乳酸無紡布等。這些材料的特點是孔徑較大，利于微生物細(xì)胞生長，以及利于與液相的水分和營養(yǎng)物質(zhì)交換。本發(fā)明使用的無紡布的材料可以是各種公知的熱塑性樹脂，例如聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)、聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等)、聚酰胺(尼龍6、尼龍66等)、熱塑性彈性體(聚烯烴系彈性體，聚酯系彈性體等)。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述多孔性材料的平均孔徑為約0.5-50 μ m,優(yōu)選為約0.8-30 μ m，最優(yōu)選為約1-20μπι。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述多孔性材料的吸液率為約50-5000%，優(yōu)選為約100-2000%，最優(yōu)選為約300-1000%。吸液率是指在標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)或材料完全濕潤所需要的時間內(nèi)，每單位質(zhì)量的材料吸收液體(通常是指水)的量，常用百分比(重量)表示。吸液率代表吸液材料(例如多孔材料)吸收和存儲液體的能力。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中所述固相還包括基材，所述多孔性材料附著在基材表面。基材向前述用于微生物生長的多孔性材料提供支持作用?；牡牟牧习úＡА⑺芰?、不銹鋼、各種合金、海綿、濾網(wǎng)等。所述基材的材料可以與多孔性材料相同或不同。本發(fā)明培養(yǎng)系統(tǒng)中的微生物生長系統(tǒng)的液相是小水體，體積相對傳統(tǒng)培養(yǎng)方式來說小很多?；旧?，本發(fā)明的液相的體積的要求是能夠覆蓋所述固相，并能滿足固相的液體飽和度，以及具有良好的流動性，以對固相提供充足的水分和/或營養(yǎng)。在本發(fā)明的一個方面，所述微生物生長系統(tǒng)的液相為培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液覆蓋固相的多孔性材料的表面，在多孔性材料上方形成薄層培養(yǎng)水體。優(yōu)選的，液相固相體積比小于10:1,優(yōu)選小于3:1,最優(yōu)選小于1:1。在本發(fā)明的一個實施方式，所述薄層培養(yǎng)水體的高度為0.3-10厘米，優(yōu)選為1-5厘米，更優(yōu)選為0.5-3厘米。在本發(fā)明的一個方面，提供了一種培養(yǎng)微生物的方法，其中利用一種微生物培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行所述培養(yǎng)，該微生物培養(yǎng)系統(tǒng)包括生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于:在所述微生物生長系統(tǒng)培養(yǎng)微生物，所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相和固相體積比小于10: 1，優(yōu)選小于3:1,最優(yōu)選小于1:1。在本發(fā)明的一個方面，利用了前述微生物培養(yǎng)系統(tǒng)來培養(yǎng)微生物。微生物是藻類或藍(lán)細(xì)菌，包括但不限于 下述中的菌種:原核生物的藍(lán)藻門；原生生物的硅藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門、隱藻門、裸藻門，以及屬于植物界的紅藻門、褐藻門、綠藻門和輪藻門等。這些藻類可以是生活在淡水的或海水的。在本發(fā)明的其中一個方面，微生物是藍(lán)藻、小球藻、硅藻、綠藻、葡萄藻、柵藻、集胞藻、隱球藻、念珠藻、聚球藻、球藻、雙歧藻、鞭枝藻、螺旋藻、馬尾藻、微囊藻，魚腥藻、項圈藻、顫藻、束絲藻、小定鞭藻等，最優(yōu)選為藍(lán)藻、小球藻、硅藻、綠藻、葡萄藻、柵藻。本發(fā)明采用的固體材料和薄層水結(jié)合的兩相培養(yǎng)系統(tǒng)和方法具有顯著優(yōu)點。培養(yǎng)細(xì)胞以很高的密度附著于固體材料上，使得單層培養(yǎng)材料表面上的細(xì)胞數(shù)量即可達(dá)到傳統(tǒng)水體培養(yǎng)方式的細(xì)胞數(shù)量，從而大大減少培養(yǎng)同樣數(shù)量細(xì)胞所需要的用水量，減少光在水體中的衰減，提高光能利用效率，同時降低了水處理成本和水資源消耗量，有助于培養(yǎng)系統(tǒng)的規(guī)模化放大。此外，由于細(xì)胞在單層固體材料上附著，使得細(xì)胞生長表面的形狀和空間結(jié)構(gòu)較為靈活，可以實現(xiàn)多層培養(yǎng)，從而成倍提高單位受光面積下的細(xì)胞數(shù)量，改善光能利用效率，為大幅度提聞單位面積廣量提供了可能。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種培養(yǎng)裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。其中，圖中各個附圖標(biāo)記指代的含義如下:100培養(yǎng)系統(tǒng)101微生物生長系統(tǒng)102承載裝置103支撐裝置104營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置 105條件控制裝置106采收裝置107固相108 液相109連接裝置110雙頭螺栓
111供水儲罐111回水儲罐113供水管線114回水管線115流量表116控制閥117進(jìn)水口118 回水口119回水泵120管道122溫度控制裝置123光照控制裝置124蒸發(fā)控制裝置125傳感器
具體實施例方式為了更好地理解和闡釋本發(fā)明，下面將參照圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一種培養(yǎng)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述培養(yǎng)系統(tǒng)100包括有微生物生長系統(tǒng)101、承載裝置102、支撐裝置103、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置104、條件控制裝置105和采收裝置106組成。具體地,所述微生物生長系統(tǒng)為液相107-固相108的兩相系統(tǒng),微生物在所述生長系統(tǒng)的固相108中生長，液相107用于向固相108提供或補充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)。其中液相107是小水體，體積相對傳統(tǒng)培養(yǎng)方式來說小很多。優(yōu)選的，液相107和固相108體積比小于10:1,優(yōu)選小于3:1,最優(yōu)選小于1:1。基本上，本發(fā)明的液相的體積的要求是能夠覆蓋所述固相，并能滿足固相的液體飽和度，以及具有良好的流動性，以對固相提供充足的水分和/或營養(yǎng)。在本發(fā)明的一個實施方式，所述液相的高度為0.3-10厘米，優(yōu)選為1-5厘米，更優(yōu)選為0.5-3厘米。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，培養(yǎng)液覆蓋固體多孔性材料的表面，在多孔性材料上方形成一層培養(yǎng)水體，所述培養(yǎng)水體的深度為0.3-10厘米，優(yōu)選為1-5厘米，更優(yōu)選為0.5-3厘米。所述承載裝置102，用以承載所述的微生物生長系統(tǒng)101，其中所述承載裝置可以使用金屬或塑料材料制成，也可以采用其他合成材料，根據(jù)所述微生物生長系統(tǒng)的可操作性，例如可旋轉(zhuǎn)等，可以對制作材料進(jìn)行多種選擇。優(yōu)選地，所述承載裝置102可以是封閉式的機械裝置，也可以是非封閉式的機械裝置。封閉式的裝置可以防止水分的蒸發(fā)和外源污染物的侵入。封閉式的裝置通常具有透明的頂蓋，可以讓日光等光線透過。封閉式的裝置的側(cè)墻也可以是透明的，可以讓日光等光線透過。 所述支撐裝置103用以支撐所述的承載裝置102，通過連接裝置109與所述的承載裝置102連接，如圖1所示，所述連接裝置109與承載裝置102可以通過雙頭螺栓110進(jìn)行連接，當(dāng)然也可以通過卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置連接；所述連接裝置109可以將所述承載裝置102旋轉(zhuǎn)，平移或者固定。其中所述雙頭螺栓110、卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置可以與所述連接裝置109或承載裝置102實現(xiàn)物理分離，即上述裝置是彼此可以拆卸或者說可分離的。此外，支撐裝置103可以是與水平面垂直、平行或成一定角度的。支撐裝置可以旋轉(zhuǎn)、平移或靜止。優(yōu)選地，圖1中僅僅示出了一種實現(xiàn)方式，在實際的應(yīng)用和生產(chǎn)中的優(yōu)選實施例中，支撐裝置103可以由電動機、減速機、連軸器、軸承、旋轉(zhuǎn)軸、支架組成的旋轉(zhuǎn)式培養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸與水平面平行并穿過所述承載裝置102的中心，多個平行排列的承載裝置102由螺栓固定在旋轉(zhuǎn)軸上，承載裝置102與旋轉(zhuǎn)軸垂直，旋轉(zhuǎn)軸可由電動機、減速機、軸承帶動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可以是例如0-30轉(zhuǎn)每分鐘，其中，旋轉(zhuǎn)軸、電動機、減速機、連軸器、軸承固定在支架上；旋轉(zhuǎn)軸、螺栓、支架采用木質(zhì)、不銹鋼、鑄鐵、合成材料、高分子材料等，為了簡化圖形，上述實施例未在圖中示出。營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置104包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)，用來實現(xiàn)所述微生物的生長與代謝。如圖所示，所述供水裝置為供水儲罐111，所述回水裝置為回水儲罐112，所述循環(huán)管道圖示為供水管線113、回水管線114和管道120，在供水管線113端還設(shè)置有流量表115和控制閥116，如圖所示，營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置104由供水儲罐111、供水管線113、進(jìn)水口 117、回水口 118、回水儲罐112、回水泵119、流量表115、控制閥116和管道120組成。營養(yǎng)液和水分由供水儲罐111通過虹吸作用或水泵(圖中未示出)進(jìn)入供水管 線113，經(jīng)進(jìn)水口 117流入微生物培養(yǎng)系統(tǒng)的液相107。在一個實施例中，營養(yǎng)液通過水泵推動作用進(jìn)入供水管線113，然后經(jīng)進(jìn)水口 117流出后進(jìn)入液相。營養(yǎng)液經(jīng)過固相表面(液相中的水分或營養(yǎng)與固相中的水分或營養(yǎng)交換)后流出，經(jīng)過回水口 118進(jìn)入回水管線114和回水儲罐112，回水儲罐112中的營養(yǎng)液經(jīng)單級或多級回水泵119返回供水儲罐111，供水和回水達(dá)到平衡，營養(yǎng)液流動速度為0.1-10升/分鐘/平方米培養(yǎng)面。條件控制裝置105與所述支撐裝置103連接，可以通過所述連接裝置109調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向，所述條件控制裝置105可以包括溫度控制裝置122、光照控制裝置123或者蒸發(fā)控制裝置124，當(dāng)然，也可以包括其他控制裝置，例如控制所述連接裝置的傳動裝置等。其中，優(yōu)選地，所述溫度控制裝置123如圖所示可以通過傳感器125直接與所述承載裝置102連接，通過傳感器顯示的所述承載裝置102中的微生物培養(yǎng)系統(tǒng)101中的培養(yǎng)溫度，并通過所述支撐裝置103調(diào)整所述的連接裝置109，從而達(dá)到調(diào)整所述承載裝置102的光朝向的目的，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整微生物培養(yǎng)系統(tǒng)101中的培養(yǎng)溫度的目的。而光照控制裝置124和蒸發(fā)控制裝置125可以通過類似或者等同的原理達(dá)到微生物培養(yǎng)的光照強度和蒸發(fā)程度的控制的目的，在優(yōu)選實施例中，溫度范圍15-35攝氏度，光照強度15-2000uE/m2/s,每日蒸發(fā)量為營養(yǎng)液體積的0-10%。在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的培養(yǎng)系統(tǒng)包括采收裝置106。采收裝置106用以采收經(jīng)由微生物生長系統(tǒng)101中的微生物或其產(chǎn)生的產(chǎn)物，通常所述采收裝置為密閉容器，當(dāng)然根據(jù)所述產(chǎn)物的形態(tài)的不同，可以采用各種類型的收集容器。此外，優(yōu)選地，還可以通過采收裝置直接將微生物，如細(xì)胞，及其代謝產(chǎn)物直接收集，或者通過液化等手段實現(xiàn)產(chǎn)物收集形態(tài)的多元化。在優(yōu)選的實施例中，在所述的營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)中還可以包括有凈化裝置126(為了簡化圖形，圖中未示出)，可以對管道中的水質(zhì)或營養(yǎng)液進(jìn)行凈化，以達(dá)到水分和營養(yǎng)液的充分循環(huán)利用的效果，此外，所述凈化裝置還可以定期進(jìn)行清洗，以凈化整個循環(huán)流程。優(yōu)選地，圖1中示出的微生物生長系統(tǒng)中的兩相系統(tǒng)僅僅是單層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，所述兩相系統(tǒng)可以多層并列結(jié)構(gòu)或者多層疊加結(jié)構(gòu)。利于上述描述的系統(tǒng)和方法對不同種類的微生物進(jìn)行了培養(yǎng)。
實施例1將集胞藻PCC6803在搖瓶中培養(yǎng)，采用BGll培養(yǎng)液，培養(yǎng)5_7天，OD730達(dá)到3-5,準(zhǔn)備用做接種。將搖瓶里的藻液5000rpm離心15min后，除去上清液,用新鮮的BGll培養(yǎng)基重懸沉淀，得到OD73tl為6-7的接種液。培養(yǎng)藻種的固體材料是PET無紡布，其孔徑為約8 μ m，吸液率為約450-600%。將多層PET無紡布堆疊形成長寬高各約為60cmX50cmX5cm的無紡布培養(yǎng)層。當(dāng)OD73tl達(dá)到8左右時，取10_20ml的藻液，均勻點滴到無紡布培養(yǎng)層上，藻液的量以剛好使藻布滿材料為宜。取出后固定在一長X寬為約60cmX50cm,厚度為20cm的聚乙烯塑料塊的上表面。將固定了無紡布培養(yǎng)層的聚乙烯塑料塊放入培養(yǎng)系統(tǒng)的承載裝置，該承載裝置為長寬高各為60CmX50CmX80Cm的透明硬塑料箱體，具有可拆卸的透明頂蓋。在透明硬塑料箱體加入BGll培養(yǎng)液，至液面超過無紡布培養(yǎng)層3厘米。供水裝置以營養(yǎng)液流動速度為0.1升/分鐘/平方米培養(yǎng)面的速度進(jìn)行循環(huán)。通入300mlC02/天的二氧化碳?xì)怏w或空氣。在溫度范圍25-28攝氏度，光照強度92uE/m2/s下培養(yǎng)7天。收集無紡布培養(yǎng)層，經(jīng)過真空抽濾泵抽濾后，放入電熱恒溫干燥箱中105°C烘干2小時后稱干重，計算凈干重，并記錄。另外采用了不同孔徑的無紡布、濾紙等作為固體材料用于培養(yǎng)。培養(yǎng)結(jié)果見下表
權(quán)利要求
1.一種微生物培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于: 所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物基本上在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相和固相體積比小于10: 1，優(yōu)選小于3: 1，最優(yōu)選小于1:1; 承載裝置，用以承載所述的微生物生長系統(tǒng)； 所述支撐裝置用以支撐所述的承載裝置，通過連接裝置與所述的承載裝置連接； 營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置包括供水裝置和回水裝置，用以形成循環(huán)管道用來為所述培養(yǎng)面提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)，用來實現(xiàn)所述微生物的生長與代謝； 條件控制裝置與所述支撐裝置連接，可以通過所述連接裝置調(diào)節(jié)所述承載裝置的光朝向。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述連接裝置為卡槽裝置、固定環(huán)裝置或嵌入式連接裝置，所述連接裝置是可拆卸的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系 統(tǒng)，其中所述的支撐裝置是可旋轉(zhuǎn)、可平移或可固定的裝置。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的系統(tǒng)，其中所述營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置還包括流量表和控制閥，所述流量表用于顯示營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量，控制閥用于控制營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置中的液體流量。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的系統(tǒng)，所述條件控制裝置還包括溫度控制裝置、光照控制裝置或蒸發(fā)控制裝置，上述裝置通過連接裝置與所述承載裝置連接，通過承載裝置的光朝向的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)所述微生物生長系統(tǒng)的培養(yǎng)溫度，光照強度或蒸發(fā)程度的調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的系統(tǒng)，其中所述生長系統(tǒng)的固相為多孔性材料，所述液相為培養(yǎng)液，所述培養(yǎng)液覆蓋所述多孔性材料的表面，在多孔性材料上方形成薄層培養(yǎng)水體。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述多孔性材料的平均孔徑為約0.5-50 μ m，優(yōu)選為約0.8-30 μ m,最優(yōu)選為約1-20 μ m。
8.如權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中所述多孔性材料的吸液率為約50-5000%，優(yōu)選為約 100-2000%，最優(yōu)選為 300-1000%。
9.如權(quán)利要求6-8任意一項所述的系統(tǒng)，其中所述培養(yǎng)水體的深度為約0.3-10厘米，優(yōu)選為約0.5-5厘米，更優(yōu)選為約1-3厘米。
10.一種采用權(quán)利要求1-9中任一項的培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)微生物的方法，優(yōu)選的，所述微生物為藻類。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種培養(yǎng)系統(tǒng)，包括微生物生長系統(tǒng)、承載裝置、支撐裝置、營養(yǎng)供應(yīng)循環(huán)裝置、條件控制裝置和采收裝置，其特征在于所述微生物生長系統(tǒng)為液相-固相的兩相系統(tǒng)，微生物在所述生長系統(tǒng)的固相中生長，液相用于向固相提供或補充水分和/或營養(yǎng)物質(zhì)，其中液相為小體積。本發(fā)明公開的培養(yǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)微生物生長和培養(yǎng)環(huán)境的動態(tài)調(diào)整，并節(jié)省大量水資源。本發(fā)明還提供了在液相-固相的兩相系統(tǒng)培養(yǎng)微生物的方法。
文檔編號C12N1/00GK103194368SQ201210005539
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者范文俊, 鄭曉光 申請人:浙江齊成碳能科技有限公司