念珠藻屬藻類生態模擬培養系統及培養方法
【專利摘要】本發明提供了念珠藻屬藻類生態模擬培養系統及培養方法，該系統包括培養液回收池（7）、多層培養架（1）、多個光照裝置（3）、回收液過濾系統（6）、至少一個噴頭（12）。該方法是將帶孔培養盤置于多層培養架上，接種用藻種為通過無菌培養獲得的直徑為1mm～2mm的藻種，接種時將藻種均勻平鋪在帶孔培養盤中，接種的密度控制在0.5g/cm2～1g/cm2，接種厚度為1cm-2cm；向培養物上噴淋培養液，控制光照和培養液溫度。該方法可節水80%，在葛仙米培養過程中球體不易破裂，培養過程中葛仙米抗雜藻污染能力強，雜藻污染率低，生產的葛仙米的干物質含量可高達8%。
【專利說明】念珠藻屬藻類生態模擬培養系統及培養方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于藻類培養【技術領域】，具體屬于念珠藻屬藻類生態模擬培養系統及培養方法，特別是葛仙米的培養系統和培養方法。
【背景技術】
[0002]葛仙米是我國湖北鶴峰走馬鎮特產的一種珍稀藥食兩用淡水藍藻，因東晉人稱葛仙公的煉丹術家、醫學家、道教理論家葛洪獻與皇上，太子久食此物后病愈體暢，遂賜名“葛仙米”。它與地木耳(Nostoc commune vanch.)、發菜(N.flagelliforme)同屬屬藍藻門(Cyanophyta)、藍藻綱(Cyanophyceae),段殖藻目(Hormogonales),念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻屬(Nostoc),學名“擬球狀念珠藻”(Nostoc sphaeroids kuz)。葛仙米是一種多細胞群體，其主要形狀為球形，少數為紡錘形、橢圓行、啞鈴形或扁平狀，其絲狀體的外面有一共同的膠質衣鞘，易形成層狀結構，比較堅固，呈墨綠色，野生群體直徑可以達到2厘米，人工培養的葛仙米直徑可以達到5厘米。
[0003]葛仙米是我國傳統藥食兩用淡水藻類，自東晉以來，許多著名醫書、食譜對葛仙米有大量記載。《名醫別錄》、《本草綱目》、《藥性考》、《全國中草藥匯編》等醫書認為葛仙米具有明目益氣，治夜盲癥，解熱清隔，消除疲勞、治療燙傷并兼具美容等功效；葛仙米由于其形色美觀、滋潤可口且清爽芳香，因而在《綠菜贊》、《野菜譜》、《調鼎集》、《孔府名饌》等眾多古代食書菜譜中均記載有許多的烹調方法，而清史記載為貢品、御膳，末代皇帝溥儀所著《我的前半生》中對“鴨丁餾葛仙米”就一直念念不忘。1980年3月2日《人民日報》、1994年9月26日《人民日報》海外版和1994年10月13日解放日報的《報刊文摘》中對葛仙米均有介紹，并稱其為“稀有珍品”。
[0004]葛仙米有極高的營養價值，現代實驗分析結果表明:葛仙米含18種氨基酸，其中含人體必需的八種氨基酸；葛仙米干物質中各種成份含量為總蛋白高達56%左右(其中10%為具可抗癌防癌功能的藻藍蛋白)，總糖為24.19% (其中8-12%為可抗輻射抗癌的活性多糖)，粗脂肪8.11%，碳水化合物12.69%，灰分10.88%，葉綠素30.98mg/g ;抗壞血酸
5.5mg/g，維生素c含量接近鮮棗，比山楂高5倍多；維生素B1、B2高于一般菌藻類；含礦物質15種,最豐富的有憐、硫、鈣、鐘、鐵等，較少的有鉛、娃、續、鎖、錯等，微量兀素有鋒、銅、錳，還有淀粉和糖類，其含鈣量高于一般蔬菜，是一種極好的天然富鈣營養食品。由于葛仙米具有食療、保健、滋補之功效，其營養成份組成比例非常符合人體需要，被世界衛生組織推薦為“最佳保健食品”。
[0005]由于葛仙米具有美味、食療、保健、滋補等特殊功效，近年來一些商家對其進行了大力推介，使葛仙米得到越來越多人們的認可，市場需求量越來越大，價格也越來越高，市場上優質鮮品售價高達400元/公斤，干品更是高達3600元/公斤。
[0006] 據中科院水生所黎尚豪院士考證，葛仙米對生長環境的要求極為苛刻，生長范圍很窄，除湖北省鶴峰縣走馬鎮尚有一萬多畝外，僅在非洲有極少量的分布。由于其天然分布窄，產量低，以往主要作為貢品、御膳供皇家及達官顯貴所享用。近年來隨著農藥、化肥的大量使用，再加上環境污染日益嚴重，葛仙米的生長環境受到極大破壞，適宜葛仙米生長的田地越來越少，產量越來越低，其天然年產量不足五噸，資源已經瀕臨枯竭。
[0007]近年來許多研究人員投入大量人力物力對葛仙米的人工培養方法進行了研究，目前，有關葛仙米的人工培養方法已有研究報道:中國專利文獻CN1294190(申請日:1999.10.22)中公開的培養方法包括培養液配制、藻種制備、通氣培養、硬化處理、篩選收獲及干燥等環節，培養容器為玻璃缸或跑道池。中國專利文獻CN1528127(申請日:2003.10.10)中公開的方法包括培養液配制、藻種制備、生物反應器通氣培養、硬化處理、篩選收獲等環節。中國專利文獻CN101792716(申請日:2010.03.10)采用半封閉的室內水池實現規模化生產，并公開了水池的結構原理和培養葛仙米7個基本要素的優化條件。中國專利文獻CN201424471(申請日:2009.06.09)公開了一種用于葛仙米培養的氣升裝置及葛仙米人工培養裝置，在培養過程中產生的高度分散小氣了包擴散于培養液中，使葛仙米在生長過程形成有規律的上升下降運動。以上專利文獻在培養過程中所使用的培養容器無論是玻璃缸、生物反應器、水池還是跑道池，都需要將葛仙米與培養液混合，在整個培養過程中必須通過通氣或葉輪使葛仙米懸浮在培養液中，在近90天的培養周期中，每隔7~10天需更換一次培養液，收獲前為了提高球體的機械強度還需進行硬化處理；由于在培養過程中需要通入大量空氣使葛仙米懸浮于培養液中，而氣流劇烈的沖擊力及與培養容器的摩擦使葛仙米球體易受損傷，破碎嚴重，一般破碎率在5%-10%之間，破碎嚴重的在10%以上，在更換培養液時甚至會全部破裂。中國專利文獻CN1544612(申請日:2003.11.25)公開了一種在葛仙米、地木耳培養過程中控制污染的方法，主要包括純種培養、培養容器消毒、人工清洗葛仙米、過濾及更換培養液等步驟。由于葛仙米生長于水溶液中，其含水量很高，干物質含量一般只有1.5-2%左右。以上葛仙米培養相關專利中，水、電及人工耗費大，生產成本高。
【發明內容】
[0008]針對現有技術中葛仙米培養過程中水電耗費大、容易破碎、易受雜藻污染、培養后的葛仙米干物質含量低的技術問題，本申請旨在提供一種念珠藻屬藻類生態模擬培養系統及培養方法。該系統根據葛仙米的培養要求而量身設計，結構簡單、可以對培養液進行溫控，并循環使用，適合于念珠藻屬藻類培養。該培養方法可節水80%以上，節約用電50%以上，使得葛仙米在培養過程不破碎，雜藻污染率低，且葛仙米的干物質含量明顯增加。
[0009]為實現上述發明目的，本發明的技術方案是:
[0010]念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，包括培養液回收池，還包括由多個起支撐作用的豎直支撐桿和多個用于放置帶孔培養盤的水平支撐桿所構成的多層培養架、多個光照裝置、回收液過濾系統、培養液輸送控制器、培養液輸送管道、至少一個噴頭；所述光照裝置設置在多層培養架的任意一層水平支撐桿的下方，所述多層培養架底部設有培養液回收盤，所述培養液回收盤通過回收管道、回收液過濾系統與培養液回收池連通；所述培養液回收池連通內設有培養液輸送泵和溫控設備；所述培養液輸送泵通過培養液輸送管道與噴頭連通，且所述噴頭位于多層培養架頂層的上方。
[0011]所述培養液輸送管道優選上設有培養液輸送控制器。
[0012]所述帶孔培養盤的孔徑優選≤1mm。[0013]所述多層培養架的層間距優選為30cm-40cm。
[0014]所述噴頭與多層培養架頂層的距離優選為40cm-50cm。
[0015]念珠藻屬藻類生態模擬培養方法，使用所述培養系統，具體步驟為:
[0016](I)以玻璃溫室或塑料大棚溫室為培養場地，將上述培養系統置于培養場地內，將帶孔培養盤置于多層培養架上，多層培養架每層間隔為30cm~40cm，帶孔培養盤孔徑(1mm，設置噴頭與多層培養架頂層的距離為40cm-50cm ；
[0017](2)接種用藻種為通過無菌培養獲得的直徑為1mm~2mm的藻種，接種時將藻種均勻平鋪在帶孔培養盤中，接種的密度控制在0.5g/cm2~lg/cm2,接種厚度為lcm_2cm ；
[0018](3)向培養物上噴淋培養液，噴淋間隔時間10~30分鐘，每次噴淋持續時間I~2分鐘，時間的調節以保持所有培養物表面濕潤為標準，培養液由上層向下層滴落，最后流至最底層的培養液收集盤，再回收到培養液回收池，循環利用；同時，控制光照保持在1000lx~200001x之間，控制培養液溫度保持在20°C~30°C之間；
[0019]所述培養液成份和濃度為:
[0020]
【權利要求】
1.念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，包括培養液回收池(7)，其特征是，還包括由多個起支撐作用的豎直支撐桿(13)和多個用于放置帶孔培養盤(2)的水平支撐桿(14)所構成的多層培養架(1)、多個光照裝置(3)、回收液過濾系統(6)、培養液輸送控制器(10)、培養液輸送管道(11)、至少一個噴頭(12);所述光照裝置(3)設置在多層培養架(1)的任意一個水平支撐桿(14)的下方，所述多層培養架 (1)底部設有培養液回收盤(4)，所述培養液回收盤(4)通過回收管道(5)、回收液過濾系統(6)與培養液回收池(7)連通；所述培養液回收池(7)連通內設有培養液輸送泵(8)和溫控設備(9);所述培養液輸送泵(8)通過培養液輸送管道(11)與噴頭(12)連通，且所述噴頭(12)位于多層培養架(1)頂層的上方。
2.根據權利要求1所述念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，其特征是，所述培養液輸送管道(11)上設有培養液輸送控制器(10 )。
3.根據權利要求1所述念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，其特征是，所述帶孔培養盤(2)的孔徑< 1mm。
4.根據權利要求1所述念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，其特征是，所述多層培養架(I)的層間距為30 cm _40cm。
5.根據權利要求1所述念珠藻屬藻類生態模擬培養系統，其特征是，所述噴頭(12)與多層培養架(1)頂層的距離為40cm-50cm。
6.念珠藻屬藻類生態模擬培養方法，其特征是，使用權利要求1-5之一所述培養系統，具體步驟為: (O以玻璃溫室或塑料大棚溫室為培養場地，將權利要求1-5之一所述培養系統置于培養場地內，將帶孔培養盤置于多層培養架上，多層培養架每層間隔為30 cm~40cm,帶孔培養盤孔徑≤1mm，設置噴頭與多層培養架頂層的距離為40cm-50cm ; (2)接種用藻種為通過無菌培養獲得的直徑為1mm~2_的藻種，接種時將藻種均勻平鋪在帶孔培養盤中，接種的密度控制在0.5 g/cm2~lg/cm2,接種厚度為1 cm -2cm ； (3)向培養物上噴淋培養液，噴淋間隔時間10~30分鐘，每次噴淋持續時間I~2分鐘，時間的調節以保持所有培養物表面濕潤為標準，培養液由上層向下層滴落，最后流至最底層的培養液收集盤，再回收到培養液回收池，循環利用；同時，控制光照保持在1000Ix~200001x之間，控制培養液溫度保持在20°C~30°C之間； 所述培養液成份和濃度為: MgSO4.7H200.05-0.15g/L K2HPO4.3H200.005-0.08g/L CaCl2.2H200.004-0.06g/L EDTA-Na20.001-0.004g/ L 檸檬酸鐵銨0.001-0.005 g/ L H3BO40.002—0.008mg/L Na2MoO4.2H200.001-0.030mg/L ZnSO4.7H200.001-0.02mg/L CuSO4.5H200.001-0.005mg/L MnCl2.4H200.020-0.060mg/L。
7.根據權利要求6所述念珠藻屬藻類生態模擬培養方法，其特征是，所述念珠藻屬藻類為葛仙米或 地木耳。
【文檔編號】C12M1/12GK103937668SQ201410140250
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】閆文德, 韓文軍, 肖旦望, 王菊鳳 申請人:中南林業科技大學