一种微生物薄层水体培养系统技术方案

本发明专利技术提供了一种培养系统，包括微生物生长系统、承载装置、支撑装置、营养供应循环装置、条件控制装置和采收装置，其特征在于所述微生物生长系统为液相-固相的两相系统，微生物在所述生长系统的固相中生长，液相用于向固相提供或补充水分和/或营养物质，其中液相为小体积。本发明专利技术公开的培养系统可以实现微生物生长和培养环境的动态调整，并节省大量水资源。本发明专利技术还提供了在液相-固相的两相系统培养微生物的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微生物培养领域，更具体的，本专利技术涉及微生物薄层水体培养系统和方法。
技术介绍
随着化石能源日益枯竭，越来越多的国家开始重视可再生能源的研究与发展。但是生物质能源的发展也同样受到客观条件的制约，难以满足大规模替代化石燃料的规模和成本要求。因此，迫切需要开发不占用可耕地、淡水、化肥资源的新型生物能源技术，为可再生能源产业发展提供具备现实可行性的手段，切实有效减少二氧化碳排放，促进传统工业体系向基于可再生能源的绿色工业体系转化。利用微生物来生产能源是能源产业中的一个发展方向。而对生物燃料生物源，例如藻类的培养系统和方法的关注也与日俱增。藻类储存丰富的油脂，因此被视为有潜力的生物原料，可用来转化成燃料。微藻的用途广泛，可应用的领域很多如医药工业、食品工业、动物饲料、环境检测\净化、生物技术、可再生能源的制造等。微藻可以吸收二氧化碳通过光合作用制造维生素类、氨基酸、色素类、蛋白质、多糖类、脂肪酸等有用成分，作为养殖用的饲料等被培养。在其进行光合作用的过程中对温室气体二氧化碳的吸收，无形中放慢了全球气候变暖的脚步。为了有效的得到藻类等微生物所带来的价值，近年来，对于培养藻类等微生物的培养体系、培养方法、培养装置的研究逐渐成为热点。工业化生产培养藻类主要有两种方式包括:开放式培养和密闭式培养两种方式。现有的藻类开放式培养系统主要有圆形培养池及跑道式培养池两种，这些方式都存在如下缺陷:(I)使用成本高，造成这个后果的根源无疑是对水体的大量需求，从而导致运输、装置等成本的提高。(2)对于圆形培养池来说，其具有搅拌不均匀、搅拌耗能高、气体混合不易以及土地利用率低等。在现有技术中 ，为达到为藻类等微生物细胞提供营养物质、调控培养体系的环境参数、提供生存空间、更有效的吸收光照等目的，大量水体的存在是不可避免的。而大量水体是导致上述缺陷的直接原因，因此，迫切需要一种能只需要很少的水体就能实现有效培养藻类等微生物的培养体系。另外，在现有的微生物培养领域中，传统的微生物培养装置仅仅是为所述的微生物培养提供养料和生长条件的装置，而这种装置的缺陷是通常只能为一种微生物提供养料和生长条件，此外，无法根据外部环境的变化，实时改变所述微生物的生长条件，如营养成分调整，光照调整，温度调整等，这样的装置局限性很明显，大大阻碍了微生物培养的效果。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺点，本专利技术提供了一种两相微生物培养系统，即在培养系统中采用固相部分为微生物提供生长空间，另外提供了液相为微生物提供或补充水分和养料，其中液相是小的水体，能够达到有效为微生物提供或补充水分和养料的目的。本专利技术提供了一种培养系统，包括微生物生长系统、承载装置、支撑装置、营养供应循环装置、条件控制装置和采收装置，其特征在于:所述微生物生长系统为液相-固相的两相系统，微生物基本上在所述生长系统的固相中生长，液相用于向固相提供或补充水分和/或营养物质，其中液相的体积是小水体，在本专利技术的一个方面，液相和固相体积比小于10:1,优选小于3:1,最优选小于1:1;承载装置，用以承载所述的微生物生长系统；所述支撑装置用以支撑所述的承载装置，通过连接装置与所述的承载装置连接；营养供应循环装置包括供水装置和回水装置，用以形成循环管道用来为所述培养面提供水分和营养物质，用来实现所述微生物的生长与代谢；条件控制装置与所述支撑装置连接，可以通过所述连接装置调节所述承载装置的光朝向。本专利技术的培养系统还任选地包括采收装置，用以采收微生物或其产物。根据本专利技术的一个优选实施例，其中所述连接装置为卡槽装置、固定环装置或嵌入式连接装置，所述连接装置是可拆卸的。根据本专利技术的一个优选实施例，其中所述的支撑装置是可旋转、可平移或可固定的装置。根据本专利技术的一个优选实施例，其中所述营养供应循环装置还包括流量表和控制阀，所述流量表用于显示营养供应循环装置中的液体流量，控制阀用于控制营养供应循环装置中的液体流量。根据本专利技术的一个优 选实施例，其中所述条件控制装置还包括温度控制装置、光照控制装置或蒸发控制装置，上述装置通过连接装置与所述承载装置连接，通过承载装置的光朝向的调节，实现所述微生物生长系统的培养温度，光照强度或蒸发程度的调节。本专利技术提供的系统可以用于培养微生物。微生物包括光养型生物体。光养型生物体是利用光合作用的生物体，包括真核植物、藻类、原生生物，以及原核生物的蓝细菌、绿色硫细菌、紫色硫细菌等。微生物还可以是异养生物体，例如真菌类、细菌等。在本专利技术中，微生物基本上在两相培养系统的固相中生长。所述“基本上”是指微生物通过吸附等化学、物理作用吸附或被限定在固相内部或其表面繁殖和生长，但不排除有少数微生物脱离固相系统进入到液相中。在本专利技术的液相-固相的两相微生物生长系统中，固相(例如固体多孔性材料)内部保持液体(培养液/水分)的饱和状态。固相的体积是指该两相系统中处于液体饱和状态下固相的外部体积。所述液相的体积是指该两相系统中固相外的液体的体积，即不包括固相内的液体的体积。在本专利技术的一个方面，微生物是藻类，包括但不限于下述中的菌种:原核生物的蓝藻门；原生生物的硅藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、隐藻门、裸藻门；以及属于植物界的红藻门、褐藻门、绿藻门和轮藻门等。这些藻类可以是生活在淡水的或海水的。在本专利技术的其中一个方面，微生物是蓝藻、小球藻、娃藻、绿藻、葡萄藻、栅藻、集胞藻、隐球藻、念珠藻、聚球藻、球藻、双歧藻、鞭枝藻、螺旋藻、马尾藻、微囊藻，鱼腥藻、项圈藻、颤藻、束丝藻、小定鞭藻等，最优选为蓝藻、小球藻、硅藻、绿藻、葡萄藻、栅藻。在本专利技术的某些方面，微生物可以经过基因工程修饰。基因工程修饰，或称为基因改造，或基因重组，是指对微生物的基因组进行改变，令其因异源核酸(如重组DNA构建体)的存在而发生改变。修饰后的微生物体内的基因或蛋白发生变化，会增加、减少或改变有关蛋白、脂类、核酸、糖类等的产生，获得需要的结果和产物。例如，可以对异养生物体进行基因工程使其变成可利用光进行自养的微生物，或是通过引入相关代谢途径令不生产乙醇的藻类等微生物产生乙醇。微生物的产物可以是微生物的细胞体本身，也称为生物量，其提供蛋白、脂类、核酸、糖类等，可以用于工业或营养物质生产，或者用于畜牧或海产养殖。另外，微生物的产物还包括各种微生物细胞产生的化学物质，包括其合成的代谢物、代谢中间体，或经过基因改造而生产的商业产品，例如醇类、烃类、糖类、脂肪类等。本专利技术用于培养微生物需要的水分和营养物质可以培养液形式提供。培养液是指用于培养被包含在微生物培养系统内的生物体的组合物，典型地包括:例如，在藻类和/或其他捕获光的生物体的情况下，是水或盐溶液(例如，海水或盐味水)以及用于促使这类生物体生存并且生长的足够的营养物。培养基还包括氮源，该氮源可以包括但不限于硝酸盐、脲、氨以及铵盐、尿酸、以及氨基酸。培养基还包括碳源，包括有机碳源，如有机物，另外还包无机碳源如二氧化碳，可以通过连续或间歇通入含有高于大气二氧化碳(CO2)浓度的CO2/空气混合气或人工配合气、纯CO2气体、烟道气等，也可以是通过补充含有无机碳源的溶液的方式。培养微生物所要求的或适合用于维持正在生长的捕获光的生物体的培养物质(例如，发酵培养基)的具体的液体培养基组合物、营养物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物培养系统，包括微生物生长系统、承载装置、支撑装置、营养供应循环装置、条件控制装置和采收装置，其特征在于：所述微生物生长系统为液相?固相的两相系统，微生物基本上在所述生长系统的固相中生长，液相用于向固相提供或补充水分和/或营养物质，其中液相和固相体积比小于10∶1，优选小于3∶1，最优选小于1∶1；承载装置，用以承载所述的微生物生长系统；所述支撑装置用以支撑所述的承载装置，通过连接装置与所述的承载装置连接；营养供应循环装置包括供水装置和回水装置，用以形成循环管道用来为所述培养面提供水分和营养物质，用来实现所述微生物的生长与代谢；条件控制装置与所述支撑装置连接，可以通过所述连接装置调节所述承载装置的光朝向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范文俊，郑晓光，
申请(专利权)人：浙江齐成碳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：