一種微藻養(yǎng)殖方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微藻養(yǎng)殖方法，涉及微藻養(yǎng)殖【技術(shù)領(lǐng)域】，能夠降低微藻對(duì)其光合作用所產(chǎn)生的生物質(zhì)的消耗，提高生物質(zhì)的積累效率，促進(jìn)微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高。本發(fā)明公開的微藻養(yǎng)殖方法包括：光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣；非光照期間，向所述養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體。本發(fā)明公開的微藻養(yǎng)殖方法適用于微藻養(yǎng)殖過程。
【專利說明】一種微藻養(yǎng)殖方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微藻養(yǎng)殖【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種微藻養(yǎng)殖方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微藻是一類在陸地、海洋分布廣泛、且營(yíng)養(yǎng)豐富、光合利用度高的自養(yǎng)植物，細(xì)胞代謝產(chǎn)生的多糖、蛋白質(zhì)、色素等，使其在食品、醫(yī)藥、基因工程、液體燃料等領(lǐng)域具有很好的開發(fā)前景。
[0003]目前，微藻養(yǎng)殖過程中，普遍采用向養(yǎng)殖體系中通加空氣與二氧化碳混合氣的方式進(jìn)行培養(yǎng)，其中，空氣主要用于滿足曝氣所產(chǎn)生的混合效果，二氧化碳主要用于為微藻正常生長(zhǎng)提供碳固定來源及調(diào)整養(yǎng)殖體系的PH值等。
[0004]然而，曝氣過程中帶來的氧溶解于養(yǎng)殖體系，促進(jìn)了微藻的呼吸作用及光呼吸，消耗了微藻光合作用所產(chǎn)生的能量，減少了生物質(zhì)的積累，因而影響了微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種微藻養(yǎng)殖方法，能夠降低微藻對(duì)其光合作用所產(chǎn)生的生物質(zhì)的消耗，提高生物質(zhì)的積累效率，促進(jìn)微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種微藻養(yǎng)殖方法，具體包括:
[0008]光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣；
[0009]非光照期間，向所述養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體。
[0010]其中，所述向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣具體包括:
[0011]確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0012]根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求，確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例；
[0013]向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、具有所述比例的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣。
[0014]優(yōu)選地，所述所需的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例為I?8:100。
[0015]在所述微藻養(yǎng)殖方法中，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體具體包括:
[0016]確定所述養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0017]向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體。
[0018]其中，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括:
[0019]測(cè)定所述養(yǎng)殖體系中微藻細(xì)胞的耗氧速率；
[0020]確定所述養(yǎng)殖體系所需的氧氣量；
[0021]向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量的有氧氣體。
[0022]具體地，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括:
[0023]根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求，確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0024]向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體。
[0025]上述微藻養(yǎng)殖方法中，所述有氧氣體包括空氣和氧氣中的至少一種。
[0026]所述有氧氣體還包括二氧化碳、穩(wěn)定性氣體中的至少一種。
[0027]上述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括:
[0028]確定所述養(yǎng)殖體系所需的空氣量；
[0029]當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量和穩(wěn)定性氣體的混合氣；
[0030]當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的空氣。
[0031]具體地，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括:
[0032]確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0033]當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量和所需二氧化碳量之和時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量、所需二氧化碳量和穩(wěn)定性氣體的混合氣；
[0034]當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量和所需二氧化碳量之和、且大于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量和二氧化碳的混合氣。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供的微藻養(yǎng)殖方法，光照期間向養(yǎng)殖體系通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣，其中，二氧化碳為微藻進(jìn)行光合作用提供了充足的碳源，并有效地調(diào)節(jié)了養(yǎng)殖體系的PH值；微藻光合作用所產(chǎn)生的氧氣，能夠滿足其自身呼吸作用及光呼吸所需的氧氣，從而保證了微藻的正常生長(zhǎng)；曝氣過程中僅使用二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣，而避免使用氧氣或空氣，大大降低了光照期間養(yǎng)殖體系中的溶氧濃度，從而有效地減少了光照期間微藻的無效呼吸作用和光呼吸，因而減少了生物質(zhì)消耗，提高了光合作用的生物質(zhì)積累效率，從而促進(jìn)了微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高；非光照期間，由于微藻不進(jìn)行光合作用，此時(shí)，向養(yǎng)殖體系通加有氧氣體，保證了微藻呼吸作用對(duì)氧的需求，以滿足微藻細(xì)胞的正常代謝；也就是說，本發(fā)明實(shí)施例提供的微藻養(yǎng)殖方法，通過在光照期間和非光照期間分別通加不同的氣體，在保持微藻細(xì)胞正常生長(zhǎng)的同時(shí)有效地抑制了呼吸作用和光呼吸作用對(duì)光合作用中所生成的生物質(zhì)的消耗，促進(jìn)了總生物質(zhì)的積累，進(jìn)而促進(jìn)微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微藻養(yǎng)殖方法的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種微藻養(yǎng)殖方法，具體包括:
[0040]光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣；
[0041]非光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供的微藻養(yǎng)殖方法，光照期間向養(yǎng)殖體系通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣，其中，二氧化碳為微藻進(jìn)行光合作用提供了充足的碳源，并有效地調(diào)節(jié)了養(yǎng)殖體系的PH值；微藻光合作用所產(chǎn)生的氧氣，能夠滿足其自身呼吸作用所需的氧氣，從而保證了微藻的正常生長(zhǎng)；曝氣過程中僅使用二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣，而避免使用氧氣或空氣，大大降低了光照期間養(yǎng)殖體系中的溶氧濃度，從而有效地減少了光照期間微藻的無效呼吸作用，因而減少了生物質(zhì)消耗，提高了光合作用的生物質(zhì)積累效率，從而促進(jìn)了微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高；非光照期間，由于微藻不進(jìn)行光合作用，此時(shí)，向養(yǎng)殖體系通加有氧氣體，保證了微藻呼吸作用對(duì)氧的需求，以滿足微藻細(xì)胞的正常代謝；也就是說，本發(fā)明實(shí)施例提供的微藻養(yǎng)殖方法，通過在光照期間和非光照期間分別通加不同的氣體，在保持微藻細(xì)胞正常生長(zhǎng)的同時(shí)有效地抑制了呼吸作用對(duì)光合作用中所生成的生物質(zhì)的消耗，促進(jìn)了總生物質(zhì)的積累，進(jìn)而促進(jìn)微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高。
[0043]具體地，微藻在可見光的照射下可進(jìn)行光合作用，即將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣，其反應(yīng)式如下:
[0044]6C02+12H20 — 602+6H20+C6H1206
[0045]微藻主要通過光合作用積累生物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生物量的增加，該過程是提高微藻養(yǎng)殖廣量的關(guān)鍵。
[0046]另外，微藻正常生長(zhǎng)過程中，還進(jìn)行呼吸作用，以為其生命活動(dòng)提供能量，同時(shí)也為其體內(nèi)的其他化合物的合成提供原料。呼吸作用時(shí)，微藻體內(nèi)的有機(jī)物經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并釋放出能量，其反應(yīng)式如下:
[0047]C6H1206+602 — 6C02+6H20+ 能量
[0048]微藻養(yǎng)殖過程中，呼吸作用是消耗生物質(zhì)的重要反應(yīng)。經(jīng)過光合作用固定的生物質(zhì)經(jīng)呼吸作用消耗后，總生物量的積累大大降低，因此，呼吸作用成為影響微藻養(yǎng)殖產(chǎn)量的重要負(fù)反應(yīng)之一。
[0049]而且，光照期間，微藻還有可能會(huì)發(fā)生光呼吸，進(jìn)一步消耗了能量。所謂光呼吸，是指所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程，它是卡爾文循環(huán)中一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)。光呼吸過程中氧氣被消耗，并且會(huì)生成二氧化碳，該過程會(huì)抵消約30%的光合作用。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例中，光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣，而避免引入氧氣，從而促進(jìn)微藻的光合作用、而大大減少其無效的呼吸作用及光呼吸，從而提聞微操的有效生物質(zhì)積累，促進(jìn)養(yǎng)殖廣量的提聞。
[0051]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，穩(wěn)定性氣體是指安全、不易發(fā)生反應(yīng)、且不含有氧氣的氣體，例如可以是氮?dú)夂投栊詺怏w，其中，惰性氣體可以為氬氣、氦氣等，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0052]上述方法中，在光照期間向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣具體可以包括:
[0053]確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0054]根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求，確定養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例；
[0055]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、具有上述比例的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣。
[0056]其中，通氣量是指單位時(shí)間通加到養(yǎng)殖體系中的氣體體積。養(yǎng)殖體系所需的通氣量是根據(jù)養(yǎng)殖體系的養(yǎng)殖規(guī)模確定的，其中，養(yǎng)殖規(guī)模主要是指養(yǎng)殖體系中藻液的體積大??；如若養(yǎng)殖規(guī)模較大，則需要向養(yǎng)殖體系中通加較大的通氣量，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)期的曝氣效果，即實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖體系中藻液的充分運(yùn)動(dòng)、以避免藻液沉降，并能夠提供充足的二氧化碳以滿足此養(yǎng)殖規(guī)模下的微藻生長(zhǎng)；反之，如若養(yǎng)殖規(guī)模較小，則只需向養(yǎng)殖體系中通加較小的通氣量，就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的曝氣效果，并能夠提供充足的二氧化碳以滿足此養(yǎng)殖規(guī)模下的微藻生長(zhǎng)。
[0057]也就是說，當(dāng)養(yǎng)殖規(guī)模確定之后，其所需的通氣量也就確定了，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，本發(fā)明對(duì)此不再詳細(xì)描述。
[0058]所需通氣量確定后，根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求確定藻液的pH值，然后由藻液的PH值確定需要溶解于藻液中的二氧化碳的氣體體積，進(jìn)而根據(jù)所需的通氣量及所需的二氧化碳的體積，確定向養(yǎng)殖體系通加氣體時(shí)所需的二氧化碳的比例，即所需的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例。
[0059]需要說明的是，二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例還與不同微藻細(xì)胞消耗二氧化碳的速率、二氧化碳的氣體來源組成直接相關(guān)；當(dāng)通加的二氧化碳被微藻細(xì)胞消耗后，溶于養(yǎng)殖體系內(nèi)的其他二氧化碳進(jìn)一步反映到PH值上，因此，可以說二氧化碳的通加比例直接影響?zhàn)B殖體系的pH值。
[0060]一般情況下，不同的微藻細(xì)胞進(jìn)行正常生長(zhǎng)所需的適宜pH值是不同的，因而不同微藻細(xì)胞的養(yǎng)殖體系所需的PH值也是不同的，因此，不同微藻細(xì)胞所需的二氧化碳的比例也是不同的。具體地，當(dāng)養(yǎng)殖體系所需的PH值偏小時(shí)，二氧化碳的比例大一些；當(dāng)養(yǎng)殖體系所需的PH值偏大時(shí)，二氧化碳的比例偏小一些。因此，針對(duì)不同的微藻細(xì)胞，混合氣中的二氧化碳比例可以隨微藻所需的PH值變化而變化，具體地，混合氣中二氧化碳的比例可以是0.1% ?100%。
[0061]例如，當(dāng)培養(yǎng)的微藻細(xì)胞為擬微綠球藻、原始小球藻等時(shí)，其正常生長(zhǎng)所需的適宜PH值范圍一般是6?8，即它們的養(yǎng)殖體系所需的pH值范圍一般是6?8，在該pH值范圍時(shí)通加的混合氣中二氧化碳的比例通常為1%?8% (即二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例通常為 I ?8:100)，具體地可以是 1%,2%,3%,4%,5%,6%,7%,8%0
[0062]在確定所需通氣量及混合氣中二氧化碳的比例后，即可向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、具有上述比例的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣。通加該二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣后，一方面了滿足了曝氣所產(chǎn)生的混合效果，使氣體與藻液充分接觸，防止微藻沉淀，避免藻液因不能充分利用光能及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)而影響微藻生長(zhǎng)，同時(shí)二氧化碳為微藻進(jìn)行光合作用提供了無機(jī)碳源，并且還調(diào)節(jié)了養(yǎng)殖體系的PH值；且二氧化碳與穩(wěn)定性氣體均為無氧氣體，該混合氣在曝氣過程避免了有氧氣體溶解于養(yǎng)殖體系，有效降低了養(yǎng)殖體系中的溶氧濃度，因此可有效抑制微藻的光呼吸以及無效呼吸作用，進(jìn)而減少了對(duì)光合作用中所生成的生物質(zhì)的消耗。
[0063]在上述微藻養(yǎng)殖方法中，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體具體可以包括:
[0064]確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0065]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體。
[0066]呼吸作用能夠?yàn)槲⒃逭ＩL(zhǎng)提供能量以及為體內(nèi)其他化合物的合成提供所需的原料。在非光照期間，根據(jù)養(yǎng)殖體系所需通氣量向養(yǎng)殖體系通加有氧氣體，滿足了細(xì)胞在非光照期間呼吸作用對(duì)氧的需求，維持細(xì)胞的正常代謝，同時(shí)還可以為微藻細(xì)胞的次日正常生長(zhǎng)提供所需原料。
[0067]其中，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體可以包括:
[0068]測(cè)定養(yǎng)殖體系中微藻細(xì)胞的耗氧速率；
[0069]確定養(yǎng)殖體系所需的氧氣量；
[0070]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量的有氧氣體。
[0071]微藻細(xì)胞的耗氧速率為單位體積藻液?jiǎn)挝粫r(shí)間的耗氧量，耗氧速率大則表示單位體積藻液?jiǎn)挝粫r(shí)間的耗氧量較大，反之，耗氧速率小則表示單位體積藻液?jiǎn)挝粫r(shí)間的耗氧量較小，從而可通過檢測(cè)微藻細(xì)胞的耗氧速率來確定養(yǎng)殖體系所需的氧氣量。
[0072]具體地，對(duì)于養(yǎng)殖體系中微藻細(xì)胞的耗氧速率的測(cè)定方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的常用方法，比如:溶氧電極等，本發(fā)明對(duì)此不再詳細(xì)描述。
[0073]在確定養(yǎng)殖體系所需氧氣量后，即可向養(yǎng)殖體系通加所需通氣量的、含有所需氧氣量的有氧氣體。這樣，嚴(yán)格控制養(yǎng)殖體系中的溶氧，從而控制微藻的呼吸作用，即:在保證微藻正常生命活動(dòng)的條件下，盡量減少其呼吸作用，以減少生物質(zhì)消耗，從而促進(jìn)微藻產(chǎn)量的提聞。
[0074]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，有氧氣體是指含有氧氣的氣體，比如可以包括空氣和氧氣中的至少一種，優(yōu)選地，可以是空氣，空氣與氧氣相比具有低廉的工業(yè)價(jià)格，從而可以降低微藻養(yǎng)殖的投入成本。
[0075]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，有氧氣體還可以包括二氧化碳、穩(wěn)定性氣體中的至少一種，其中，穩(wěn)定性氣體如上文所述，是指氮?dú)狻鍤?、氦氣等安全、不易發(fā)生反應(yīng)、且不含有氧氣的氣體，對(duì)此，在下面的內(nèi)容中將會(huì)具體介紹。
[0076]具體地，本發(fā)明實(shí)施例所述的向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明對(duì)此不作限定，例如:
[0077]當(dāng)使用氧氣(即純氧氣)向養(yǎng)殖體系中通加時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體可以具體包括:
[0078]確定養(yǎng)殖體系所需的氧氣量；
[0079]當(dāng)所需通氣量大于所需氧氣量時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，該有氧氣體由所需氧氣量的氧氣和穩(wěn)定性氣體組成，如通加所需氧氣量的氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚?，以同時(shí)滿足微藻對(duì)氧的需求以及養(yǎng)殖體系對(duì)曝氣效果的需求；
[0080]當(dāng)所需通氣量等于所需氧氣量時(shí)(該情況極少發(fā)生)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的氧氣。
[0081]或者，本發(fā)明還可以使用空氣向養(yǎng)殖體系中通加，即利用空氣中的氧氣為微藻提供所需的氧，以降低養(yǎng)殖成本。此時(shí)向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體可以具體包括:
[0082]確定養(yǎng)殖體系所需的空氣量；具體地，該所需空氣量可以根據(jù)上述所需氧氣量來確定，即，先確定所需氧氣量，然后根據(jù)公式:所需空氣量=所需氧氣量/21%，來確定所需空氣量；或者，該所需空氣量也可以通過其他方式來確定，比如可以直接根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)確定，而無需事先確定所需氧氣量；
[0083]當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，有氧氣體為所需空氣量和穩(wěn)定性氣體的混合氣；也就是說，當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量時(shí)，還可以通加其他氣體以滿足養(yǎng)殖體系曝氣所產(chǎn)生的混合效果，其中，其他氣體可以為氮?dú)?、氬氣、氦氣中的至少一種；
[0084]當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的空氣；或者，向養(yǎng)殖體系中通加所需空氣量的空氣。
[0085]還需指出的一點(diǎn)是，非光照期間pH值也是需要考慮的參數(shù)。例如，當(dāng)pH值超出微藻正常生長(zhǎng)所需的適宜pH值范圍時(shí)，需要通加一定量的二氧化碳進(jìn)行調(diào)節(jié)，且二氧化碳的通加量具體可以根據(jù)養(yǎng)殖體系PH值變化情況來確定。因此，具體地，上述所述的非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體可以包括:
[0086]根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求，確定養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0087]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體。
[0088]這樣，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加的有氧氣體中同時(shí)包含氧氣和二氧化碳，以滿足微藻在非光照期間的呼吸作用和所需的PH值，以保證微藻細(xì)胞的正常代謝，從而不影響次日的正常養(yǎng)殖。
[0089]具體地，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明對(duì)此不作限定，例如:
[0090]當(dāng)使用氧氣(即純氧氣)向養(yǎng)殖體系中通加時(shí):
[0091]首先，確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0092]其次，確定養(yǎng)殖體系所需的氧氣量，具體地，所需氧氣量可以根據(jù)耗氧速率進(jìn)行計(jì)算，也可直接根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定；
[0093]然后，根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求確定養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0094]最后，通加所需通氣量的有氧氣體，該有氧氣體含有所需氧氣量及所需二氧化碳量、以及穩(wěn)定性氣體，其中，穩(wěn)定性氣體的量=所需通氣量-所需氧氣量-所需二氧化碳量，并且穩(wěn)定性氣體可以是氮?dú)?、氬氣或氦氣中的至少一種，這樣，該有氧氣體可同時(shí)滿足養(yǎng)殖體系中微藻對(duì)氧氣的需求、對(duì)PH的需求以及對(duì)曝氣效果的需求。
[0095]當(dāng)使用空氣向養(yǎng)殖體系中通加時(shí)，即利用空氣中的氧氣為微藻提供所需的氧，以降低養(yǎng)殖成本:
[0096]首先，確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量；
[0097]其次，確定養(yǎng)殖體系所需的空氣量；具體地，該所需空氣量可以根據(jù)上述所需氧氣量來確定，即，先確定所需氧氣量，然后根據(jù)公式:所需空氣量=所需氧氣量/21%，來確定所需空氣量；或者，該所需空氣量也可以通過其他方式來確定，比如可以直接根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)確定，而無需事先確定所需氧氣量；
[0098]然后，確定所需二氧化碳量，具體地，如上所述，可以根據(jù)上述所說的根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求來確定；
[0099]最后，通加所需通氣量的有氧氣體，該有氧氣體含有所需氧氣量及所需二氧化碳量、以及穩(wěn)定性氣體，其中，穩(wěn)定性氣體的量=所需通氣量-所需空氣量-所需二氧化碳量。例如，通加所需通氣量的、含有所需氧氣量的空氣、所需二氧化碳量的二氧化碳和氮?dú)猓@樣，該有氧氣體可同時(shí)滿足養(yǎng)殖體系中微藻對(duì)氧氣的需求、對(duì)PH的需求以及對(duì)曝氣效果的需求。
[0100]或者，在本發(fā)明實(shí)施例中，由于光照期間二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣的加入已將藻液PH值控制在適宜的范圍內(nèi)，同時(shí)非光照期間無光照時(shí)藻液的pH值并不會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，因而，二氧化碳在非光照期間并不是必須的，因此，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加的有氧氣體中可以不含有二氧化碳，也可以含有少量的二氧化碳。
[0101]因此，具體地，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體可以包括:
[0102]根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)pH值的需求，確定養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0103]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體，或者向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及二氧化碳的有氧氣體(表示此時(shí)二氧化碳的量小于所需的二氧化碳的量，或者也可能是零)。
[0104]具體地，非光照期間向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體，或者向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及二氧化碳的有氧氣體可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明對(duì)此不作限定，例如:
[0105]當(dāng)使用氧氣(即純氧氣)向養(yǎng)殖體系中通加時(shí):
[0106]若所需通氣量大于所需氧氣量和所需二氧化碳量之和時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，且該有氧氣體由所需氧氣量的氧氣、所需二氧化碳量的二氧化碳和穩(wěn)定性氣體組成，例如，向養(yǎng)殖體系中通加所需氧氣量的氧氣、所需二氧化碳量的二氧化碳和氮?dú)庖酝瑫r(shí)滿足微藻對(duì)氧的需求、對(duì)PH值的需求、以及養(yǎng)殖體系對(duì)曝氣效果的需求；
[0107]若所需通氣量小于等于所需氧氣量和所需二氧化碳量之和、且大于所需空氧氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量氧氣量的氧氣和二氧化碳的混合氣，且二氧化碳的量=所需通氣量-所需空氣量。
[0108]當(dāng)使用空氣向養(yǎng)殖體系中通加時(shí)，即利用空氣中的氧氣為微藻提供所需的氧，以降低養(yǎng)殖成本:
[0109]首先，確定養(yǎng)殖體系所需的空氣量；
[0110]然后,確定養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量；
[0111]若所需通氣量大于所需空氣量:
[0112]當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量和所需二氧化碳量之和時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，有氧氣體為所需空氣量、所需二氧化碳量和穩(wěn)定性氣體的混合氣，也就是說，當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量+所需二氧化碳量時(shí)，還可以通入穩(wěn)定性氣體以滿足微藻為進(jìn)行呼吸作用對(duì)氧氣的需求、滿足微藻細(xì)胞正常生長(zhǎng)對(duì)PH值的需求，同時(shí)還滿足養(yǎng)殖體系曝氣所產(chǎn)生的混合效果，其中，穩(wěn)定性氣體可以是氮?dú)?、氬氣中的至少一種；
[0113]當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量和所需二氧化碳量之和、且大于所需空氣量時(shí)，向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，有氧氣體為所需空氣量和二氧化碳的混合氣，且二氧化碳的量=所需通氣量-所需空氣量。
[0114]若所需通氣量小于等于所需空氣量:
[0115]向養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的空氣，即首先滿足微藻對(duì)氧氣的需求，其次滿足其對(duì)PH值的需求，這主要是因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)得知，非光照期間微藻體系的pH變化較小，所需的二氧化碳量較小，即使不通加二氧化碳，也不會(huì)對(duì)微藻產(chǎn)生較大損害。
[0116]綜上所述，本發(fā)明的主旨在于，在不影響微藻活性的前提下，通過不同時(shí)期向養(yǎng)殖體系通加不同的氣體，以調(diào)控養(yǎng)殖體系的溶氧含量，從而降低微藻的無效呼吸作用及光呼吸，從而減少生物質(zhì)的消耗，進(jìn)而促進(jìn)廣量的提聞。
[0117]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，光照期間是指有光照射的時(shí)候，比如為白天，而非光照期間是指沒有光照射的時(shí)候，比如為夜晚。
[0118]下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的微藻養(yǎng)殖方法。
[0119]實(shí)施例1
[0120]采用1cm板式反應(yīng)器培養(yǎng)擬微綠球藻，其生長(zhǎng)所需的適宜PH值范圍是6?8，養(yǎng)殖規(guī)模為15L，養(yǎng)殖體系所需的通氣量為0.3vvm，氣體的通加速率設(shè)定為0.27m3/h。
[0121]試驗(yàn)組一:
[0122]光照期間，通加所需通氣量的3%二氧化碳與97%氮?dú)獾幕旌蠚?養(yǎng)殖體系的微藻養(yǎng)殖PH值范圍在6.5?7.5之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求；
[0123]非光照期間，通加所需通氣量的1%二氧化碳與99%空氣，養(yǎng)殖體系的pH值范圍在7?8之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求。
[0124]以該方式連續(xù)培養(yǎng)若干批次，每批次養(yǎng)殖周期為7天，每批次結(jié)束后測(cè)定微藻的養(yǎng)殖產(chǎn)量，最后計(jì)算得出平均產(chǎn)量為2.5g/L/d。
[0125]試驗(yàn)組二:
[0126]光照期間，通加所需通氣量的3%二氧化碳與97%氮?dú)獾幕旌蠚?，養(yǎng)殖體系的微藻養(yǎng)殖PH值范圍在6.5?7.5之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求；
[0127]非光照期間，通加所需通氣量的1%二氧化碳與99%氮?dú)?，養(yǎng)殖體系的pH值范圍在7?8之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求。
[0128]以該方式連續(xù)培養(yǎng)若干批次，每批次養(yǎng)殖周期為7天，每批次結(jié)束后測(cè)定微藻的養(yǎng)殖產(chǎn)量，最后計(jì)算得出平均產(chǎn)量為2.3g/L/d。
[0129]對(duì)照組:
[0130]光照期間，通加所需通氣量的3%二氧化碳與97%空氣的混合氣，養(yǎng)殖體系的微藻養(yǎng)殖PH值范圍在6.5?7.5之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求；
[0131]非光照期間，通加所需通氣量的I %二氧化碳與99%空氣，養(yǎng)殖體系的pH值范圍在7?8之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求。
[0132]以該方式連續(xù)培養(yǎng)若干批次，每批次養(yǎng)殖周期為7天，每批次結(jié)束后測(cè)定微藻的養(yǎng)殖產(chǎn)量，最后計(jì)算得出平均產(chǎn)量為2g/L/d。
[0133]由上述結(jié)果可知:與對(duì)照組的微藻養(yǎng)殖的平均產(chǎn)量相比，試驗(yàn)組一的平均產(chǎn)量提高了 25%;試驗(yàn)組二的平均產(chǎn)量提高了 15%，可見，在光照期間通加二氧化碳與氮?dú)獾幕旌蠚?，而避免引入氧氣時(shí)，可以有效地提高微藻的產(chǎn)量，這主要是由于光照期間有效地減少了光呼吸及無效的呼吸作用，從而減少了生物質(zhì)的消耗，從而促進(jìn)了產(chǎn)量的提高；同時(shí)，由試驗(yàn)組一與試驗(yàn)組二的數(shù)據(jù)可知，非光照期間通加氧氣時(shí)，能夠更有效地提高微藻的產(chǎn)量，這主要是由于通加的氧氣滿足了微藻呼吸作用對(duì)氧的需求，從而保證了微藻的正常代謝，進(jìn)而不影響次日的正常養(yǎng)殖。
[0134]實(shí)施例2
[0135]采用3cm管式反應(yīng)器培養(yǎng)原始小球藻，其生長(zhǎng)所需的適宜pH值范圍是6?8，養(yǎng)殖規(guī)模為800mL，養(yǎng)殖體系所需的通氣量為lvvm，氣體的通加速率設(shè)定為0.048m3/h。
[0136]試驗(yàn)組:
[0137]光照期間，通加所需通氣量的5%二氧化碳與95%氮?dú)?養(yǎng)殖體系的微藻養(yǎng)殖pH值范圍為6?7之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求；
[0138]非光照期間，采用溶氧電極檢測(cè)微藻細(xì)胞的耗氧速率，根據(jù)耗氧速率確定所需氧氣量，然后計(jì)算所需空氣量，并確定所需通氣量中通加的空氣的比例。耗氧速率檢測(cè)結(jié)果為0.02g氧/L藻液，確定通加的空氣的比例為4.2 %。
[0139]因此，非光照期間，通加所需通氣量的4.2%空氣與95.8%氮?dú)?，養(yǎng)殖體系的pH值在6?7之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求。
[0140]以該方式連續(xù)培養(yǎng)若干批次，每批次養(yǎng)殖周期為5天，每批次結(jié)束后測(cè)定微藻的養(yǎng)殖產(chǎn)量，最后計(jì)算出平均產(chǎn)量為1.55g/L/d。
[0141]對(duì)照組:
[0142]光照期間，通加所需通氣量的5%二氧化碳與95%空氣，養(yǎng)殖體系的微藻養(yǎng)殖pH值范圍為6?7之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求；
[0143]非光照期間，通加所需通氣量的3 % 二氧化碳與97 %空氣，養(yǎng)殖體系的pH值范圍在7?8之間，生長(zhǎng)過程中，該條件滿足微藻細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)的需求。
[0144]以該方式連續(xù)培養(yǎng)若干批次，每批次養(yǎng)殖周期為5天，每批次結(jié)束后測(cè)定微藻的養(yǎng)殖產(chǎn)量，最后計(jì)算出平均產(chǎn)量為1.35g/L/d。
[0145]由上述結(jié)果可知，與對(duì)照組的微藻養(yǎng)殖的平均產(chǎn)量相比，試驗(yàn)組的平均產(chǎn)量提高了 11%，由此可見，在光照期間通加二氧化碳與氮?dú)獾幕旌蠚猓苊庖胙鯕鈺r(shí)，可以有效地提高微藻的產(chǎn)量，這主要是由于光照期間有效地減少了光呼吸及無效的呼吸作用，減少了生物質(zhì)的消耗，從而促進(jìn)了產(chǎn)量的提高；同時(shí)，非光照期間，測(cè)定養(yǎng)殖體系中微藻細(xì)胞的耗氧速率，根據(jù)耗氧速率嚴(yán)格確定養(yǎng)殖體系所需的氧氣量，這樣，精確控制養(yǎng)殖體系中的溶氧，從而控制微藻的呼吸作用，即:在保證微藻正常生命活動(dòng)的條件下，最大限度減少其呼吸作用，以減少生物質(zhì)消耗，從而促進(jìn)微藻產(chǎn)量的提高。
[0146]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，包括: 光照期間，向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣； 非光照期間，向所述養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述向養(yǎng)殖體系中通加二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣具體包括: 確定養(yǎng)殖體系所需的通氣量； 根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)PH值的需求，確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的比例； 向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、具有所述比例的二氧化碳與穩(wěn)定性氣體的混合氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述比例為I?8:100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項(xiàng)所述的微藻養(yǎng)殖方法,其特征在于,所述向所述養(yǎng)殖體系中通加有氧氣體具體包括: 確定所述養(yǎng)殖體系所需的通氣量； 向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括: 測(cè)定所述養(yǎng)殖體系中微藻細(xì)胞的耗氧速率； 確定所述養(yǎng)殖體系所需的氧氣量； 向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量的有氧氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括: 根據(jù)微藻細(xì)胞對(duì)PH值的需求，確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量； 向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的、含有所需氧氣量及所需二氧化碳量的有氧氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項(xiàng)所述的微藻養(yǎng)殖方法,其特征在于,所述有氧氣體包括空氣和氧氣中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述有氧氣體還包括二氧化碳、穩(wěn)定性氣體中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括: 確定所述養(yǎng)殖體系所需的空氣量； 當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量和穩(wěn)定性氣體的混合氣； 當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微藻養(yǎng)殖方法，其特征在于，所述向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體具體包括: 確定所述養(yǎng)殖體系所需的二氧化碳量； 當(dāng)所需通氣量大于所需空氣量和所需二氧化碳量之和時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量、所需二氧化碳量和穩(wěn)定性氣體的混合氣; 當(dāng)所需通氣量小于等于所需空氣量和所需二氧化碳量之和、且大于所需空氣量時(shí)，向所述養(yǎng)殖體系中通加所需通氣量的有氧氣體，其中，所述有氧氣體為所需空氣量和二氧化碳的混合氣。
【文檔編號(hào)】C12N1/12GK104250617SQ201410471901
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】馮倩, 耿金峰, 楊巧利, 馬欣欣, 楊建強(qiáng), 張凱, 王冰 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司