[发明专利]防治雨生红球藻中壶菌污染的生产方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及雨生红球藻的规模化培养中污染防控方法及装置，特别是涉及有效利用了现代工业所产生的余热，防治雨生红球藻中壶菌污染的生产方法与装置。

背景技术

天然虾青素具有强大的清除氧自由基的作用，抗氧化活性是类胡萝卜素的10倍，维生素E的550倍，被誉为超级抗氧化剂。雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)在特定条件下可积累干物质的1-3％，誉为天然虾青素的浓缩品与最佳生物来源。而雨生红球藻培养时存在特异性壶菌污染，特别是规模化培养中，严重影响产品产量与品质，制约其应用规模。雨生红球藻具有特殊的生物学性质，其生活周期分为快速生长繁殖的游动细胞阶段和虾青素积累的不动细胞(孢子)阶段，这两个阶段所需的适宜培养条件相差较大。雨生红球藻游动细胞受盐胁迫后变为不动细胞，开始大量积累虾青素。收获后的雨生红球藻细胞中有30％的藻细胞被壶菌污染情况下，收获后3个月内天然虾青素含量(以干重计)可从3％降低到0.5％以下。采用密闭光生物反应器规模化生产时，一旦暴发流行时甚至造成雨生红球藻绝收。

侵染雨生红球藻的壶菌(Paraphysoderma sedebokerensis)，是高等植物病原菌Blastoclaidomycota科Physoderma属的近缘种，通过水体传播。Jenia Gutmana(2009)等证明该壶菌专一性寄生雨生红球藻，而不侵染绿藻纲的其它种类。侵染初期，无固定形态的壶菌侵染体附着在雨生红球藻不动孢子的表面，菌丝穿透细胞壁，吸取红球藻细胞质。壶菌菌丝体在雨生红球藻孢子内逐渐蔓延，并在雨生红球藻细胞外形成壶菌侵染体囊，并逐渐变大。侵染后期，雨生红球藻孢子颜色由红色逐渐变成黄色，最终降解为一团透明松散的细胞残体。壶菌的侵染体囊离开寄主，释放出更多的壶菌侵染体。在不利环境下，壶菌侵染体侵染后期会形成厚壁不动孢子囊，通过空气、土壤与水体传播，遇合适条件重新萌发并开始侵染。

此外，节能与环保是当代全球关注的重要课题，我国是最大的发展中国家，按人口平均计算也是能源最匮乏的国家，我国装备工业较落后，能源利用率还较低，如化工、石油、建材、轻纺、冶金、动力、食品、造纸、电子电器等行业生产中大量的可利用热能直接排空，排放出二氧化碳以及各种有害气体，既浪费能源又污染环境。

发明内容

本发明的第一目的在于解决上述存在的问题，而提供一种能够有效降低雨生红球藻中壶菌的感染率，并在规模化培养中，提高产品产量与品质的雨生红球藻生产方法。

本发明的第二目的在于，提供一种节约能源、保护能源资源、保护环境，并能够规模化培养的防治雨生红球藻中壶菌污染的生产装置。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的防治雨生红球藻中壶菌污染的生产方法，包括以下步骤：

①、将雨生红球藻置于一级光生物反应器中培养出的雨生红球藻游动细胞；

②、将雨生红球藻游动细胞转入二级光生物反应器，加入胁迫培养基；

③、二级光生物反应器中10％以上的雨生红球藻游动细胞转化为不动细胞后，将进入虾青素积累阶段的雨生红球藻孢子细胞藻液的温度控制在10～22℃培养；

④、培养7～12天后，收获雨生红球藻孢子。

较佳地，在步骤①中，所述雨生红球藻游动细胞比例为80～100％。

较佳地，在步骤①中，所述雨生红球藻游动细胞比例为96％。

在上述技术方案中，在步骤②中，所述胁迫培养基成分为氯化钠，所述浓度为0.1～1g/L。

较佳地，在步骤③中，所述二级光生物反应器中雨生红球藻游动细胞转化为不动细胞的比例为60～90％。

较佳地，在步骤③中，所述将进入虾青素积累阶段的雨生红球藻孢子细胞藻液的温度控制在16℃培养。

本发明的生产方法，控制雨生红球藻的生产过程中的各项参数和生产条件，试验证明在雨生红球藻培养到第11天的壶菌感染率最高值为0.5％，大大降低了壶菌感染率，为规模化生产雨生红球藻提开辟了可行的道路。并在实验室内，控制培养温度条件，测量温度对壶菌侵染的影响，测量结果参阅图1所示，其培养的具体条件是，雨生红球藻孢子细胞密度为15×104个/ml，接种50ml用CGM培养基的壶菌培养液。分别在16℃，20℃，25℃，32℃下培养，每天监测培养状况，记录壶菌的侵染率(雨生红球藻的感染率)，结果详见下图。接种较高浓度的壶菌侵染体，32℃下第5天侵染率已近90％，25℃下第8天的侵染率达到90％以上，均认为绝收；16℃下雨生红球藻的感染率培养到第11天最高仅为到0.5％。