一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置和补光方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置和补光方法，雨生红球藻培养在平行于地面的封闭透明双层玻璃管内，双层玻璃管内同轴设有中心孔；补光装置设有安装在中心孔内并沿轴线呈螺旋状缠绕的两线双色LED灯带，两种颜色的灯珠交替排列在LED灯带上且光源均朝外，其中一种颜色的LED灯珠发出423nm波长的光，另一种颜色的LED灯珠发出644nm波长的光。在雨生红球藻的藻细胞密度达到3

【技术实现步骤摘要】
一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置和补光方法


[0001]本专利技术涉及雨生红球藻的培养，具体涉及到一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置和补光方法。

技术介绍

[0002]天然虾青素是一种具有抗氧化活性和高商业价值的生物活性物质，属于类胡萝卜素物质，广泛应用在医药、食品、饲料、化妆品等领域，具有广阔的开发应用前景。雨生红球藻(Haematococcus lacustris)是一种单细胞绿藻，被公认为是自然界中产虾青素最好的来源之一。此外，雨生红球藻具有体积小、生长快、繁殖周期短、容易培养等特点，值得进一步商业开发利用。然而，目前雨生红球藻存在生长密度较低，虾青素积累效率低的问题，导致了虾青素产量不高，生产成本高，影响了天然虾青素的推广应用。
[0003]在实际生产过程中，雨生红球藻的培养一般分为两个阶段。第一个阶段是绿色游动细胞阶段，目的是为了促进雨生红球藻生长繁殖，有较高的生物量累积。雨生红球藻长到较高生物量以后，需要消耗较多的营养盐，便进入第二阶段，对雨生红球藻进行高光强胁迫，诱导雨生红球藻虾青素的积累，这个时候雨生红球藻细胞逐渐变为红色，鞭毛脱离藻体，藻细胞成为红色不动孢子。但目前这两个阶段仍存在改善的空间，需要进一步优化培养条件，增加第一阶段生物量的累积的同时，增加第二阶段的光照胁迫作用，从而实现更高的虾青素产量。
[0004]目前，采用管式光生物反应器在室外培养是较好的一种雨生红球藻大规模培养方式，利用自然光比使用LED灯带能够更好地促进藻的生长并节省能耗，但雨生红球藻长到较高密度时，需要在夜间补光促进雨生红球藻虾青素积累，此时需要对管式光生物反应器施加LED灯带进行光胁迫。传统的LED灯带放置于管式光生物反应器侧面，在白天遮挡了自然光照射，在夜晚两者之间的距离削弱了光照强度和降低了光胁迫效率。为此，需要一种更高效率的补光装置提高光胁迫效率。
[0005]雨生红球藻可在白天接收自然光照，在夜晚接收三种LED灯光照(白、红、蓝)，24小时不间断光照，诱导雨生红球藻积累虾青素，而这种方法存在一定的不足。从植物本身来说，昼夜节律是植物完成正常生理活动的必要环境条件，有一定的黑暗时间有利于植物更好地进行光合作用；从经济效益来说，长时间使用LED灯带导致能源消耗量增加，不利于节能减排。为实现上述目的，需要找到环保和高效的光照胁迫方法，更好地诱导雨生红球藻虾青素积累。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够低成本和高效率地加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置和补光方法。
[0007]本专利技术解决上述技术问题提供的技术方案为：
[0008]一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，
[0009]所述雨生红球藻培养在平行于地面的封闭透明双层玻璃管内，在所述双层玻璃管外层玻璃设有进液口和出液口，所述双层玻璃管内同轴设有中心孔；
[0010]所述补光装置设有安装在所述中心孔内并沿轴线呈螺旋状缠绕的两线双色LED灯带，两种颜色的灯珠交替排列在所述LED灯带上且光源均朝外，其中一种颜色的LED灯珠发出423nm波长的光，另一种颜色的LED灯珠发出644nm波长的光。
[0011]进一步的，所述双层玻璃管的内外两层玻璃的间距为10cm。
[0012]进一步的，所述LED灯带的总长度为230cm，每颗灯珠之间的间隔为2cm。
[0013]进一步的，所述LED灯带的光照强度为15000Lx。
[0014]进一步的，所述中心孔插入有PVC管，所述LED灯带缠绕在PVC管上，所述PVC管的两端与所述双层玻璃管两端的螺纹帽连接。
[0015]进一步的，所述LED灯带连接有光照传感器和时控开关。
[0016]一种采用上述补光装置来加快雨生红球藻虾青素积累的补光方法，过程如下：
[0017]将雨生红球藻溶液注入所述双层玻璃管的封闭内腔内进行培养，直至雨生红球藻的细胞密度培养至3
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105个/mL以上，随后白天借助自然光培养，光照强度低于1000Lx时或者傍晚定时启动所述补光装置运行4小时，随后关闭所述补光装置，在黑暗环境中培养直至第二天天明，待藻细胞完全转化为红色不动孢子、虾青素积累达到规定值后，收集并获得满足虾青素含量要求的雨生红球藻；
[0018]其中，在黑暗环境中补光装置以不同波长的两种光交替对雨生红球藻进行照射，共两个循环，每个循环下每个波长的光分别照射1小时。
[0019]进一步的，启动所述补光装置时，首先开启423nm的LED灯光照射。
[0020]进一步的，虾青素积累至雨生红球藻细胞干重的4％后，收集雨生红球藻。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0022](1)补光装置固定于双层玻璃管的中心孔内，不阻碍白天自然光的照射，同时缩短了光程，提高了补光效果；
[0023](2)我们发现，雨生红球藻对波长为423nm和644nm的光有最大吸收率，使得雨生红球藻在相同时间内吸收更多光能，提高光胁迫效率，最终使得雨生红球藻能够高效率、低成本地积累虾青素，有助于提高虾青素产量和降低生产成本。
[0024](3)本专利技术在雨生红球藻生长至指数生长后期，即生物量达到较高水平时，夜晚采用高光强和两种不同波长的光交替照射，对雨生红球藻进行4个小时的胁迫，使得藻细胞的增殖速度提高了25％，雨生红球藻的转红速度加快了70％，这种补光方案优于传统连续光照的方案，减少的LED灯带工作的时间，更高效地利用光源并节省了能源的消耗，降低了生产成本和提高了生产虾青素的效率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0026]图1是补光装置示意图；
[0027]图2是实施例1连续光照24h雨生红球藻产虾青素效果图；
[0028]图3是实施例1自然光照+夜晚补光4h雨生红球藻产虾青素效果图；
[0029]图4是实施例1补光期间不同时间雨生红球藻的虾青素含量图；
[0030]图5是实施例2不同光照强度下雨生红球藻的虾青素含量图；
[0031]图6是实施例3不同补光条件下雨生红球藻的虾青素产量图。
[0032]附图标记说明：
[0033]电源线1；LED灯带2；644nm LED灯珠3；423nm LED灯珠4；进液口5；螺纹帽6；双层玻璃管内层7；双层玻璃管外层8；出液口9；卡扣10。
具体实施方式
[0034]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其它的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，其特征在于，所述雨生红球藻培养在平行于地面的封闭透明双层玻璃管内，在所述双层玻璃管外层玻璃设有进液口和出液口，所述双层玻璃管内同轴设有中心孔；所述补光装置设有安装在所述中心孔内并沿轴线呈螺旋状缠绕的两线双色LED灯带，两种颜色的灯珠交替排列在所述LED灯带上且光源均朝外，其中一种颜色的LED灯珠发出423nm波长的光，另一种颜色的LED灯珠发出644nm波长的光。2.如权利要求1所述加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，其特征在于，所述双层玻璃管的内外两层玻璃的间距为10cm。3.如权利要求1所述加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，其特征在于，所述LED灯带的总长度为230cm，每颗灯珠之间的间隔为2cm。4.如权利要求1所述加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，其特征在于，所述LED灯带的光照强度为15000Lx。5.如权利要求1所述加快雨生红球藻虾青素积累的补光装置，其特征在于，所述中心孔插入有PVC管，所述LED灯带缠绕在PVC管上，所述PVC管的两端与所述双层玻璃管两端的螺纹帽连接。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：任禹锡，华雪铭，凌滨峰，王巧晗，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：