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在現有培養雨生紅球藻的方法中，遊動細胞階段和不動孢子階段在同一個反應器中進行，且並不對雨生紅球藻遊動細胞進行分離，究其原因主要是：考慮到雨生紅球藻遊動細胞的形態和存活特性，本領域技術人員普遍認為根本無法對遊動細胞階段的雨生紅球藻進行分離，且一旦對遊動細胞階段的雨 生紅球藻進行分離則極有可能傷害雨生紅球藻遊動細胞甚至會影響雨生紅球藻遊動細胞的存活，而本發明的發明人在研究中意外發現，可以將雨生紅球藻遊動細胞進行過濾分離或者重力沉降分離，然後在不同的反應器中進行不動孢子階段的培養，該養殖過程不僅不會對雨生紅球藻遊動細胞造成傷害，而且操作穩定，質量控制容易，且在養殖過程中所有培養液都可以回收利用，養殖成本低且不會產生廢液排放和環境汙染的問題。
因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種雨生紅球藻的養殖方法，該方法包括：
(1)進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養；
(2)當培養至藻液的OD680值為0.01-10時，將至少部分藻液進行分離，得到分離清液I和雨生紅球藻遊動細胞，將分離清液I返回至步驟(1)中回用；
(3)將步驟(2)得到的雨生紅球藻遊動細胞進行不動孢子階段的培養；
(4)待培養至完全轉紅後進行分離，得到分離清液II和雨生紅球藻不動孢子，將分離清液II返回至步驟(3)中回用；
(5)將雨生紅球藻不動孢子進行乾燥得到雨生紅球藻產品；
步驟(2)中，所述分離的方式為過濾分離或者重力沉降分離。
本發明的方法能夠實現雨生紅球藻遊動細胞的連續養殖，進而實現雨生紅球藻不動孢子的半連續養殖，養殖過程操作穩定，質量控制容易，且在養殖過程中所有培養液都可以回收利用，養殖成本低且不會產生廢液排放和環境汙染的問題。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本發明提供了一種雨生紅球藻的養殖方法，所述方法包括：
本發明方法中，優選情況下，步驟(1)在遊動細胞養殖器中進行，遊動細胞養殖器為開放式光生物反應器或封閉式光生物反應器。對於開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器。例如開放式光生物反應器可以為跑道式光生物反應器或箱體式光生物反應器；開放式光生物反應器的材質可以為金屬、水泥、無機玻璃、有機玻璃或塑膠，塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體或水泥池。封閉式光生物反應器可以為鼓泡式光生物反應器、氣升式光生物反應器、攪拌式光生物反應器等；封閉式光生物反應器的材質可以為無機玻璃、有機玻璃或透明塑膠，透明塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，封閉式光生物反應器為自清潔的鼓泡式聚氯乙烯光生物反應器。
本發明方法中，對於雨生紅球藻藻種和培養液沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種雨生紅球藻藻種和培養液，此為本領域技術人員所公 知，在此不再贅述。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，在實際的雨生紅球藻培養過程中，培養溫度、光照強度和培養液的pH值往往無法控制在一個精確的點值，而是在一個範圍內進行波動。優選情況下，步驟(1)中，培養的條件包括：溫度為15-25℃，光照強度為1000-5000Lux，pH值為6-8。其中，培養的條件還包括：在培養過程中通入的碳源為含有二氧化碳的氣體，氣體中二氧化碳的含量為1-20重量％，優選為2-10重量％，進一步優選為3-8重量％。在進行光照時，光源可以為自然光，也可以為人造光源(如LED光源)，優選為自然光。含有二氧化碳的氣體可以為高純二氧化碳或工業過程排放的含有二氧化碳的氣體，工業過程排放的含有二氧化碳的氣體可以包括電廠和煉廠排放的含有二氧化碳的氣體。優選地，含有二氧化碳的氣體為高純二氧化碳或者煉廠制氫尾氣。本領域技術人員應該理解的是，含有二氧化碳的氣體在進入到遊動細胞養殖器前需進行淨化除去固體顆粒物並進行冷卻。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，培養至藻液的OD680值為0.05-5，進一步優選為0.1-1。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，至少部分藻液佔全部藻液體積的20-50％。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，將至少部分藻液轉移至分離與儲運裝置中進行分離。對於轉移的方式沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種轉移的方式。其中，轉移的方式優選為重力轉移、溢流轉移或者虹吸轉移，進一步優選為溢流轉移。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，分離的方式為過濾分離。過濾分離的方式可以為常壓過濾分離、加壓過濾分離和真空過濾分離，進一步優選為常壓過濾分離。
本發明方法中，優選情況下，分離與儲運裝置為圓柱形分離空塔，所述 圓柱形分離空塔的高徑比為1-10:1，進一步優選為1.5-5:1，且所述圓柱形分離空塔的底部安裝有過濾介質。對於過濾介質沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種過濾介質，優選情況下，過濾介質為玻砂、濾布或濾紙，進一步優選為玻砂；過濾介質的孔徑為1-60μm，進一步優選為10-30μm。
本發明方法中，優選情況下，圓柱形分離空塔設定有攪拌器，進一步優選地，攪拌器為錨式攪拌器、框式攪拌器或螺帶式攪拌器，更進一步優選為框式攪拌器。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，分離與儲運裝置的數目視遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器的體積而定，可以是1個，也可以是多個並聯操作。
本發明方法中，優選情況下，將分離清液I返回至步驟(1)中回用的方式包括：將分離清液I與補充的(新鮮的)培養液在介質罐中混合後返回至遊動細胞養殖器。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)在不動孢子養殖器中進行，不動孢子養殖器為開放式光生物反應器或封閉式光生物反應器，優選為開放式光生物反應器。對於開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器。例如開放式光生物反應器可以為跑道式光生物反應器或箱體式光生物反應器；開放式光生物反應器的材質可以為金屬、水泥、無機玻璃、有機玻璃或塑膠，塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體或水泥池。封閉式光生物反應器可以為鼓泡式光生物反應器、氣升式光生物反應器、攪拌式光生物反應器等；封閉式光生物反應器的材質可以為無機玻璃、有機玻璃或透明塑膠，透明塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)中，雨生紅球藻遊動細胞與分 離清液II在分離與儲運裝置中混合後轉移至不動孢子養殖器中進行不動孢子階段的培養。進一步優選地，轉移至不動孢子養殖器中的方式為虹吸轉移或真空轉移，更進一步優選為真空轉移。
本發明方法中，對於脅迫雨生紅球藻積累油脂和蝦青素的方式沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種方式。例如，步驟(3)中，培養的方式可以為溫度脅迫培養、光照脅迫培養或者脅迫劑脅迫培養。優選地，培養的方式為脅迫劑脅迫培養。進一步優選地，脅迫劑脅迫培養的條件包括：pH值為7-9，溫度為24-30℃，光照強度為5000-15000Lux，脅迫劑為鈉鹽，且以每升混合藻液計，脅迫劑的加入量為每升培養液0.005-0.05mol，更進一步優選為0.02-0.05mol；再更進一步優選地，脅迫劑為碳酸氫鈉。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，不動孢子養殖器的數目應與遊動細胞養殖器中游動細胞紅球藻的生長週期、採收週期、採收數量、不動孢子紅球藻積累油脂和蝦青素的生長週期相匹配，可以是1個，也可以是多個並聯操作，優選為2-5個。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)中，轉移結束後，用去離子水清洗分離與儲運裝置至中性以進行下次分離和轉移，並將清洗液儲存備用。例如可以將清洗液送至清液罐中儲存備用。
本發明方法中，優選情況下，將清洗液回用至步驟(3)中，進一步優選地，回用的方式包括：將清洗液與雨生紅球藻遊動細胞在分離與儲運裝置中混合後轉移至不動孢子養殖器中進行不動孢子階段的培養；或者回用的方式包括：在不動孢子階段的培養中，將清洗液轉移至不動孢子養殖器中用於補充水分。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，步驟(4)中，可以透過光學顯微鏡觀察不動孢子的轉紅狀態，當不動孢子從周邊到中心均變為紅色時進行分離。
本發明方法中，優選情況下，步驟(4)中，分離的方式為離心分離、過濾分離或重力沉降分離，進一步優選為重力沉降分離。
本發明方法中，優選情況下，將分離清液II返回至步驟(3)中回用的方式包括：將分離清液II透過泵輸送到分離與儲運裝置，同分離出的雨生紅球藻遊動細胞混合均勻。進一步優選地，透過離心泵輸送分離清液II。本領域技術人員可以理解的是，為了方便分離清液II的回用，可以將分離清液II先儲存於清液罐中備用。
本發明方法中，步驟(5)中，可以先將雨生紅球藻不動孢子送至濃縮罐中再進行乾燥。對於乾燥的方式沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種乾燥方式，優選情況下，乾燥的方式為自然乾燥、真空乾燥或噴霧乾燥，進一步優選為旋風噴霧乾燥。
實施例
以下將透過實施例對本發明進行詳細描述，但本發明不僅限於此。
雨生紅球藻購自中科院武漢水生生物研究所。
藻液的光密度值(OD值)測定：光密度值用分光光度計測定，以蒸餾水作對照，測定藻液在波長680nm處的吸光值，作為藻液濃度的指標。
培養時使用BG11培養基，培養基成份見表1-表2，在BG11培養基中NaNO3為氮源。
表1BG11培養基
組分含量，mg/LK2HPO4·3H2O40NaNO31500Na2CO320MgSO4·7H2O75
CaCl2·2H2O36檸檬酸6檸檬酸鐵銨6EDTA-2Na1微量元素A51
表2微量元素A5
組分組成，mg/LH3BO32860MnCl2·4H2O1810ZnSO4·7H2O222CuSO4·5H2O79NaMoO4·5H2O390Co(NO3)2·6H2O50
煉廠制氫尾氣為中國石化公司石家莊煉化分公司的煉廠制氫尾氣，二氧化碳的含量為20-25重量％，使用前進行淨化除去固體顆粒物並進行冷卻。冷卻至25℃後與空氣混合形成混合氣體，使得混合氣體中二氧化碳含量為6重量％，在雨生紅球藻培養過程中透過控制混合氣體的進氣流量控制pH值。
封閉式光生物反應器為聚氯乙烯薄膜袋，直徑為220mm、高為1500mm、容積為35L，無內導流筒。
開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體，容積為20L，受光面積為0.095m2。
雨生紅球藻的養殖速率(g/m2/d)＝雨生紅球藻乾重/雨生紅球藻遊動細胞培養階段的受光面積/雨生紅球藻遊動細胞培養階段的養殖時間。
分離與儲運裝置為一個30L的底部帶有玻砂過濾介質的有機玻璃圓柱形分離空塔，高徑比為2:1，框式攪拌，帶有從頂部插入到底部的輸送管，並與不動孢子養殖器連線，輸送管的直徑為10mm，玻砂的規格為G3，孔徑為15-30μm。
實施例1
本實施例用於說明利用封閉式光生物反應器養殖雨生紅球藻的方法。
本實施例中，遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器均為封閉式光生物反應器。
(1)雨生紅球藻的一級培養
將雨生紅球藻藻種接種到裝有1000mL BG11培養基的2000mL三角瓶中，接種雨生紅球藻藻種後培養液的OD680值為0.015。在20-22℃、1800-2200Lux、pH值6-7下培養藻液至OD值為0.3，備用。培養過程中pH值由高純二氧化碳調節。
(2)在1個封閉式光生物反應器中進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養：封閉式光生物反應器消毒後加入28L BG11培養基和一級培養的雨生紅球藻藻種，培養液的初始OD680值為0.08。混合氣體從封閉式光生物反應器底部透過氣石分散以鼓泡形式進入，併產生攪動、混合，進氣流量為200L/h。在20-24℃、光照強度1800-5000Lux、pH值6-8下培養，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。
(3)雨生紅球藻遊動細胞分離與轉移：培養7天后培養液的OD680值達到0.3，透過溢流轉移的方式將8.4L雨生紅球藻藻液從步驟(2)的封閉式光生物反應器中轉移至分離與儲運裝置。經過玻砂過濾，得到分離清液I和雨生紅球藻遊動細胞，分離清液I進入培養液介質罐中與補充的培養基混合，經過泵輸入步驟(2)的封閉式光生物反應器中使得封閉式光生物反應 器內培養液的體積為28L，繼續雨生紅球藻遊動細胞階段的培養。8.4L液體由清液罐經泵送入分離與儲運裝置，與過濾得到的雨生紅球藻遊動細胞混合。混合均勻後抽真空，混合液經過輸送管進入不動孢子養殖器。
(4)分離與儲運裝置洗滌：真空轉移結束後，加入去離子水清洗分離與儲運裝置至中性，清洗液進入清液罐備用。
(5)在2個並聯的不動孢子養殖器，即封閉式光生物反應器中進行雨生紅球藻不動孢子轉化、油脂和蝦青素的積累：混合液真空轉移至第1個封閉式光生物反應器後，以每升混合藻液計，加入0.02mol脅迫劑碳酸氫鈉，進行不動孢子轉化、油脂和蝦青素的積累。培養時溫度為28-32℃，光照強度為5000-15000Lux，pH值為7-9。混合氣體從封閉式光生物反應器底部透過氣石分散以鼓泡形式進入，併產生攪動、混合，混合氣體的進氣量為60L/h，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。
培養10天后在光學顯微鏡下觀察，不動孢子從周邊到中心均變為紅色，停止進氣，靜置分離，得到分離清液II和雨生紅球藻不動孢子，分離清液II進入清液罐，雨生紅球藻不動孢子進入濃縮罐並經過旋風噴霧乾燥後得到雨生紅球藻藻粉。
待步驟(3)中用於雨生紅球藻遊動細胞階段培養的封閉式光生物反應器中培養液的OD680值達到0.3時，重複步驟(3)將混合液轉移至第2個不動孢子養殖器，即第2個封閉式光生物反應器。依次迴圈。
按雨生紅球藻遊動細胞培養階段的培養液的總體積計，雨生紅球藻的養殖速率為3g/m2/d，得到的雨生紅球藻中油脂的含量為36％，蝦青素的含量為1.5％。
實施例2
本實施例用於說明利用開放式光生物反應器養殖雨生紅球藻的方法。
本實施例中，遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器均為開放式光生物反應器。
(2)在1個開放式光生物反應器中進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養：在開放式光生物反應器中加入16L BG11培養基和一級培養的雨生紅球藻藻種，培養液的初始OD680值為0.03。混合氣體透過氣石分散以鼓泡形式進入光生物反應器，併產生攪動、混合，進氣流量為80L/h。在22-25℃、光照強度1800-5000Lux、pH值6-8下培養，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。
hello 我不懂 我只給找了點資料 你看看非常全
在現有培養雨生紅球藻的方法中，遊動細胞階段和不動孢子階段在同一個反應器中進行，且並不對雨生紅球藻遊動細胞進行分離，究其原因主要是：考慮到雨生紅球藻遊動細胞的形態和存活特性，本領域技術人員普遍認為根本無法對遊動細胞階段的雨生紅球藻進行分離，且一旦對遊動細胞階段的雨 生紅球藻進行分離則極有可能傷害雨生紅球藻遊動細胞甚至會影響雨生紅球藻遊動細胞的存活，而本發明的發明人在研究中意外發現，可以將雨生紅球藻遊動細胞進行過濾分離或者重力沉降分離，然後在不同的反應器中進行不動孢子階段的培養，該養殖過程不僅不會對雨生紅球藻遊動細胞造成傷害，而且操作穩定，質量控制容易，且在養殖過程中所有培養液都可以回收利用，養殖成本低且不會產生廢液排放和環境汙染的問題。
因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種雨生紅球藻的養殖方法，該方法包括：
(1)進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養；
(2)當培養至藻液的OD680值為0.01-10時，將至少部分藻液進行分離，得到分離清液I和雨生紅球藻遊動細胞，將分離清液I返回至步驟(1)中回用；
(3)將步驟(2)得到的雨生紅球藻遊動細胞進行不動孢子階段的培養；
(4)待培養至完全轉紅後進行分離，得到分離清液II和雨生紅球藻不動孢子，將分離清液II返回至步驟(3)中回用；
(5)將雨生紅球藻不動孢子進行乾燥得到雨生紅球藻產品；
步驟(2)中，所述分離的方式為過濾分離或者重力沉降分離。
本發明的方法能夠實現雨生紅球藻遊動細胞的連續養殖，進而實現雨生紅球藻不動孢子的半連續養殖，養殖過程操作穩定，質量控制容易，且在養殖過程中所有培養液都可以回收利用，養殖成本低且不會產生廢液排放和環境汙染的問題。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本發明提供了一種雨生紅球藻的養殖方法，所述方法包括：
(1)進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養；
(2)當培養至藻液的OD680值為0.01-10時，將至少部分藻液進行分離，得到分離清液I和雨生紅球藻遊動細胞，將分離清液I返回至步驟(1)中回用；
(3)將步驟(2)得到的雨生紅球藻遊動細胞進行不動孢子階段的培養；
(4)待培養至完全轉紅後進行分離，得到分離清液II和雨生紅球藻不動孢子，將分離清液II返回至步驟(3)中回用；
(5)將雨生紅球藻不動孢子進行乾燥得到雨生紅球藻產品；
步驟(2)中，所述分離的方式為過濾分離或者重力沉降分離。
本發明方法中，優選情況下，步驟(1)在遊動細胞養殖器中進行，遊動細胞養殖器為開放式光生物反應器或封閉式光生物反應器。對於開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器。例如開放式光生物反應器可以為跑道式光生物反應器或箱體式光生物反應器；開放式光生物反應器的材質可以為金屬、水泥、無機玻璃、有機玻璃或塑膠，塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體或水泥池。封閉式光生物反應器可以為鼓泡式光生物反應器、氣升式光生物反應器、攪拌式光生物反應器等；封閉式光生物反應器的材質可以為無機玻璃、有機玻璃或透明塑膠，透明塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，封閉式光生物反應器為自清潔的鼓泡式聚氯乙烯光生物反應器。
本發明方法中，對於雨生紅球藻藻種和培養液沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種雨生紅球藻藻種和培養液，此為本領域技術人員所公 知，在此不再贅述。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，在實際的雨生紅球藻培養過程中，培養溫度、光照強度和培養液的pH值往往無法控制在一個精確的點值，而是在一個範圍內進行波動。優選情況下，步驟(1)中，培養的條件包括：溫度為15-25℃，光照強度為1000-5000Lux，pH值為6-8。其中，培養的條件還包括：在培養過程中通入的碳源為含有二氧化碳的氣體，氣體中二氧化碳的含量為1-20重量％，優選為2-10重量％，進一步優選為3-8重量％。在進行光照時，光源可以為自然光，也可以為人造光源(如LED光源)，優選為自然光。含有二氧化碳的氣體可以為高純二氧化碳或工業過程排放的含有二氧化碳的氣體，工業過程排放的含有二氧化碳的氣體可以包括電廠和煉廠排放的含有二氧化碳的氣體。優選地，含有二氧化碳的氣體為高純二氧化碳或者煉廠制氫尾氣。本領域技術人員應該理解的是，含有二氧化碳的氣體在進入到遊動細胞養殖器前需進行淨化除去固體顆粒物並進行冷卻。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，培養至藻液的OD680值為0.05-5，進一步優選為0.1-1。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，至少部分藻液佔全部藻液體積的20-50％。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，將至少部分藻液轉移至分離與儲運裝置中進行分離。對於轉移的方式沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種轉移的方式。其中，轉移的方式優選為重力轉移、溢流轉移或者虹吸轉移，進一步優選為溢流轉移。
本發明方法中，優選情況下，步驟(2)中，分離的方式為過濾分離。過濾分離的方式可以為常壓過濾分離、加壓過濾分離和真空過濾分離，進一步優選為常壓過濾分離。
本發明方法中，優選情況下，分離與儲運裝置為圓柱形分離空塔，所述 圓柱形分離空塔的高徑比為1-10:1，進一步優選為1.5-5:1，且所述圓柱形分離空塔的底部安裝有過濾介質。對於過濾介質沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種過濾介質，優選情況下，過濾介質為玻砂、濾布或濾紙，進一步優選為玻砂；過濾介質的孔徑為1-60μm，進一步優選為10-30μm。
本發明方法中，優選情況下，圓柱形分離空塔設定有攪拌器，進一步優選地，攪拌器為錨式攪拌器、框式攪拌器或螺帶式攪拌器，更進一步優選為框式攪拌器。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，分離與儲運裝置的數目視遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器的體積而定，可以是1個，也可以是多個並聯操作。
本發明方法中，優選情況下，將分離清液I返回至步驟(1)中回用的方式包括：將分離清液I與補充的(新鮮的)培養液在介質罐中混合後返回至遊動細胞養殖器。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)在不動孢子養殖器中進行，不動孢子養殖器為開放式光生物反應器或封閉式光生物反應器，優選為開放式光生物反應器。對於開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器沒有特別的限定，可以分別為本領域常用的各種開放式光生物反應器和封閉式光生物反應器。例如開放式光生物反應器可以為跑道式光生物反應器或箱體式光生物反應器；開放式光生物反應器的材質可以為金屬、水泥、無機玻璃、有機玻璃或塑膠，塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。優選地，開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體或水泥池。封閉式光生物反應器可以為鼓泡式光生物反應器、氣升式光生物反應器、攪拌式光生物反應器等；封閉式光生物反應器的材質可以為無機玻璃、有機玻璃或透明塑膠，透明塑膠可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯等。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)中，雨生紅球藻遊動細胞與分 離清液II在分離與儲運裝置中混合後轉移至不動孢子養殖器中進行不動孢子階段的培養。進一步優選地，轉移至不動孢子養殖器中的方式為虹吸轉移或真空轉移，更進一步優選為真空轉移。
本發明方法中，對於脅迫雨生紅球藻積累油脂和蝦青素的方式沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種方式。例如，步驟(3)中，培養的方式可以為溫度脅迫培養、光照脅迫培養或者脅迫劑脅迫培養。優選地，培養的方式為脅迫劑脅迫培養。進一步優選地，脅迫劑脅迫培養的條件包括：pH值為7-9，溫度為24-30℃，光照強度為5000-15000Lux，脅迫劑為鈉鹽，且以每升混合藻液計，脅迫劑的加入量為每升培養液0.005-0.05mol，更進一步優選為0.02-0.05mol；再更進一步優選地，脅迫劑為碳酸氫鈉。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，不動孢子養殖器的數目應與遊動細胞養殖器中游動細胞紅球藻的生長週期、採收週期、採收數量、不動孢子紅球藻積累油脂和蝦青素的生長週期相匹配，可以是1個，也可以是多個並聯操作，優選為2-5個。
本發明方法中，優選情況下，步驟(3)中，轉移結束後，用去離子水清洗分離與儲運裝置至中性以進行下次分離和轉移，並將清洗液儲存備用。例如可以將清洗液送至清液罐中儲存備用。
本發明方法中，優選情況下，將清洗液回用至步驟(3)中，進一步優選地，回用的方式包括：將清洗液與雨生紅球藻遊動細胞在分離與儲運裝置中混合後轉移至不動孢子養殖器中進行不動孢子階段的培養；或者回用的方式包括：在不動孢子階段的培養中，將清洗液轉移至不動孢子養殖器中用於補充水分。
本發明方法中，本領域技術人員應該理解的是，步驟(4)中，可以透過光學顯微鏡觀察不動孢子的轉紅狀態，當不動孢子從周邊到中心均變為紅色時進行分離。
本發明方法中，優選情況下，步驟(4)中，分離的方式為離心分離、過濾分離或重力沉降分離，進一步優選為重力沉降分離。
本發明方法中，優選情況下，將分離清液II返回至步驟(3)中回用的方式包括：將分離清液II透過泵輸送到分離與儲運裝置，同分離出的雨生紅球藻遊動細胞混合均勻。進一步優選地，透過離心泵輸送分離清液II。本領域技術人員可以理解的是，為了方便分離清液II的回用，可以將分離清液II先儲存於清液罐中備用。
本發明方法中，步驟(5)中，可以先將雨生紅球藻不動孢子送至濃縮罐中再進行乾燥。對於乾燥的方式沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種乾燥方式，優選情況下，乾燥的方式為自然乾燥、真空乾燥或噴霧乾燥，進一步優選為旋風噴霧乾燥。
實施例
以下將透過實施例對本發明進行詳細描述，但本發明不僅限於此。
雨生紅球藻購自中科院武漢水生生物研究所。
藻液的光密度值(OD值)測定：光密度值用分光光度計測定，以蒸餾水作對照，測定藻液在波長680nm處的吸光值，作為藻液濃度的指標。
培養時使用BG11培養基，培養基成份見表1-表2，在BG11培養基中NaNO3為氮源。
表1BG11培養基
組分含量，mg/LK2HPO4·3H2O40NaNO31500Na2CO320MgSO4·7H2O75
CaCl2·2H2O36檸檬酸6檸檬酸鐵銨6EDTA-2Na1微量元素A51
表2微量元素A5
組分組成，mg/LH3BO32860MnCl2·4H2O1810ZnSO4·7H2O222CuSO4·5H2O79NaMoO4·5H2O390Co(NO3)2·6H2O50
煉廠制氫尾氣為中國石化公司石家莊煉化分公司的煉廠制氫尾氣，二氧化碳的含量為20-25重量％，使用前進行淨化除去固體顆粒物並進行冷卻。冷卻至25℃後與空氣混合形成混合氣體，使得混合氣體中二氧化碳含量為6重量％，在雨生紅球藻培養過程中透過控制混合氣體的進氣流量控制pH值。
封閉式光生物反應器為聚氯乙烯薄膜袋，直徑為220mm、高為1500mm、容積為35L，無內導流筒。
開放式光生物反應器為透明聚丙烯箱體，容積為20L，受光面積為0.095m2。
雨生紅球藻的養殖速率(g/m2/d)＝雨生紅球藻乾重/雨生紅球藻遊動細胞培養階段的受光面積/雨生紅球藻遊動細胞培養階段的養殖時間。
分離與儲運裝置為一個30L的底部帶有玻砂過濾介質的有機玻璃圓柱形分離空塔，高徑比為2:1，框式攪拌，帶有從頂部插入到底部的輸送管，並與不動孢子養殖器連線，輸送管的直徑為10mm，玻砂的規格為G3，孔徑為15-30μm。
實施例1
本實施例用於說明利用封閉式光生物反應器養殖雨生紅球藻的方法。
本實施例中，遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器均為封閉式光生物反應器。
(1)雨生紅球藻的一級培養
將雨生紅球藻藻種接種到裝有1000mL BG11培養基的2000mL三角瓶中，接種雨生紅球藻藻種後培養液的OD680值為0.015。在20-22℃、1800-2200Lux、pH值6-7下培養藻液至OD值為0.3，備用。培養過程中pH值由高純二氧化碳調節。
(2)在1個封閉式光生物反應器中進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養：封閉式光生物反應器消毒後加入28L BG11培養基和一級培養的雨生紅球藻藻種，培養液的初始OD680值為0.08。混合氣體從封閉式光生物反應器底部透過氣石分散以鼓泡形式進入，併產生攪動、混合，進氣流量為200L/h。在20-24℃、光照強度1800-5000Lux、pH值6-8下培養，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。
(3)雨生紅球藻遊動細胞分離與轉移：培養7天后培養液的OD680值達到0.3，透過溢流轉移的方式將8.4L雨生紅球藻藻液從步驟(2)的封閉式光生物反應器中轉移至分離與儲運裝置。經過玻砂過濾，得到分離清液I和雨生紅球藻遊動細胞，分離清液I進入培養液介質罐中與補充的培養基混合，經過泵輸入步驟(2)的封閉式光生物反應器中使得封閉式光生物反應 器內培養液的體積為28L，繼續雨生紅球藻遊動細胞階段的培養。8.4L液體由清液罐經泵送入分離與儲運裝置，與過濾得到的雨生紅球藻遊動細胞混合。混合均勻後抽真空，混合液經過輸送管進入不動孢子養殖器。
(4)分離與儲運裝置洗滌：真空轉移結束後，加入去離子水清洗分離與儲運裝置至中性，清洗液進入清液罐備用。
(5)在2個並聯的不動孢子養殖器，即封閉式光生物反應器中進行雨生紅球藻不動孢子轉化、油脂和蝦青素的積累：混合液真空轉移至第1個封閉式光生物反應器後，以每升混合藻液計，加入0.02mol脅迫劑碳酸氫鈉，進行不動孢子轉化、油脂和蝦青素的積累。培養時溫度為28-32℃，光照強度為5000-15000Lux，pH值為7-9。混合氣體從封閉式光生物反應器底部透過氣石分散以鼓泡形式進入，併產生攪動、混合，混合氣體的進氣量為60L/h，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。
培養10天后在光學顯微鏡下觀察，不動孢子從周邊到中心均變為紅色，停止進氣，靜置分離，得到分離清液II和雨生紅球藻不動孢子，分離清液II進入清液罐，雨生紅球藻不動孢子進入濃縮罐並經過旋風噴霧乾燥後得到雨生紅球藻藻粉。
待步驟(3)中用於雨生紅球藻遊動細胞階段培養的封閉式光生物反應器中培養液的OD680值達到0.3時，重複步驟(3)將混合液轉移至第2個不動孢子養殖器，即第2個封閉式光生物反應器。依次迴圈。
按雨生紅球藻遊動細胞培養階段的培養液的總體積計，雨生紅球藻的養殖速率為3g/m2/d，得到的雨生紅球藻中油脂的含量為36％，蝦青素的含量為1.5％。
實施例2
本實施例用於說明利用開放式光生物反應器養殖雨生紅球藻的方法。
本實施例中，遊動細胞養殖器和不動孢子養殖器均為開放式光生物反應器。
(1)雨生紅球藻的一級培養
將雨生紅球藻藻種接種到裝有1000mL BG11培養基的2000mL三角瓶中，接種雨生紅球藻藻種後培養液的OD680值為0.015。在20-22℃、1800-2200Lux、pH值6-7下培養藻液至OD值為0.3，備用。培養過程中pH值由高純二氧化碳調節。
(2)在1個開放式光生物反應器中進行雨生紅球藻遊動細胞階段的培養：在開放式光生物反應器中加入16L BG11培養基和一級培養的雨生紅球藻藻種，培養液的初始OD680值為0.03。混合氣體透過氣石分散以鼓泡形式進入光生物反應器，併產生攪動、混合，進氣流量為80L/h。在22-25℃、光照強度1800-5000Lux、pH值6-8下培養，pH值透過混合氣體的進氣流量控制。