微藻規(guī)模培養(yǎng)的管道光生物反應(yīng)器獲國(guó)家發(fā)明專利

       日前，由中國(guó)科學(xué)院海洋研究所劉建國(guó)研究員等完成的“微藻規(guī)模培養(yǎng)的管道光生物反應(yīng)器”獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。

       該發(fā)明屬于微藻生物技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種封閉式微藻規(guī)模培養(yǎng)的管道光生物反應(yīng)器裝置。該發(fā)明采用大型氣體解析裝置、將直線平行排列的透明管道進(jìn)行并聯(lián)、機(jī)械推動(dòng)水體流動(dòng)、以及細(xì)胞相互遮光等新思路，解決了封閉管道光生物反應(yīng)器氣體交換難的問(wèn)題，降低了氧化損傷作用，有效補(bǔ)償二氧化碳，保障微藻正常光合代謝，降低了強(qiáng)光引起的光損傷作用，減少了氣泡柱形成對(duì)水流阻礙作用，突破了管道長(zhǎng)度增加的限制，提高了微藻培養(yǎng)效率，很容易將封閉式管道光生物反應(yīng)器放大到幾噸到上百噸。同時(shí)將管道光生物反應(yīng)器建立在太陽(yáng)光線充足的地方，充分利用自然陽(yáng)光降低培養(yǎng)成本。

       該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：克服了受材料和技術(shù)限制——封閉光生物反應(yīng)器不能有效放大的技術(shù)難題，通過(guò)建立兩個(gè)大型封閉氣體解析裝置與多條平行的透明管道并聯(lián)，理論上可以無(wú)限放大培養(yǎng)微藻，為微藻資源的有效開發(fā)利用提供了高效途徑。它借助機(jī)械裝置推動(dòng)水流動(dòng)和攪拌藻液，不僅保障了體系內(nèi)部的培養(yǎng)液消毒充分和營(yíng)養(yǎng)分布均勻一致，避免了反應(yīng)器內(nèi)存在的死角問(wèn)題，而且氣體交換(解析氧氣和利償二氧化碳)充分。微藻規(guī)模培養(yǎng)的管道光生物反應(yīng)器建立在太陽(yáng)光線充足的地方(如室外、日光溫室或塑料大棚內(nèi))，最經(jīng)濟(jì)地利用自然陽(yáng)光。改變傳統(tǒng)透明管道的“U”回折為直線狀平行排列，在管道兩端分別設(shè)置氣體解析裝置，不僅增加了氣體交換，同時(shí)防止了氣泡在透明管道內(nèi)增大形成氣柱，避免了氣柱對(duì)藻液流動(dòng)產(chǎn)生的阻礙作用。構(gòu)建可應(yīng)用到生產(chǎn)中的噸級(jí)以上新型封閉式光生物反應(yīng)器裝置，成為開發(fā)微藻資源的關(guān)鍵核心技術(shù)。

       微藻作為生物圈中第一生產(chǎn)力的重要組成部分，是水生態(tài)系統(tǒng)中水產(chǎn)動(dòng)物整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程(或特定發(fā)育階段)的唯一餌料或餌料生物的餌料。同時(shí)，微藻接近植物種類的500/o，在種質(zhì)、生態(tài)分布、遺傳信息、生化組成、代謝途徑等方面具有出多樣性、復(fù)雜性和特殊性，進(jìn)一步?jīng)Q定了其潛在的營(yíng)養(yǎng)和藥學(xué)價(jià)值，人類可能從中開發(fā)出大量結(jié)構(gòu)特異的高附加值生物活性成分。而自然界并沒(méi)有可以大量直接收集的微藻，開發(fā)微藻資源需要通過(guò)工程培養(yǎng)生產(chǎn)原料。國(guó)際上，目前微藻規(guī)模化人工培養(yǎng)主要有開放池和封閉光生物反應(yīng)器兩類方式：開放式培養(yǎng)(如循環(huán)跑道池)相對(duì)簡(jiǎn)單、投資低，但該方式培養(yǎng)條件變化較大，微藻產(chǎn)率低，并存在嚴(yán)重的生物污式光生物反應(yīng)器雖然投資費(fèi)用相對(duì)較大，由于可以調(diào)控多項(xiàng)培養(yǎng)參數(shù)，更易于控制生物污染，培養(yǎng)微藻的產(chǎn)率更高，近年來(lái)微藻研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域研發(fā)主要趨勢(shì)。