專利名稱:一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法。
背景技術(shù):
微藻(microalgae)是一類體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)繁殖快速、能進(jìn)行光合作用(少部分為異養(yǎng)生長(zhǎng))的低等植物,其對(duì)太陽(yáng)能利用效率高,對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng),因此受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。微藻種類繁多,常見且有利用價(jià)值的有微綠球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、扁藻、指藻、舟形藻、卵形藻、螺旋藻等。微藻是寶貴的生物資源,除了提取脂肪用于加工生物柴油以外,微藻所生產(chǎn)及含有的活性成分具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在醫(yī)藥、保健品、飼料、化工和環(huán)保等方面有廣泛的應(yīng)用。微藻資源已成為食品、藥物和生物能源產(chǎn)品的重要寶庫(kù)。微藻細(xì)胞中含有蛋白質(zhì)、脂類、藻多糖、β-胡蘿卜素、多種無(wú)機(jī)元素(如Cu、Fe、Se.Mn等)等高價(jià)值的營(yíng)養(yǎng)成分和化工原料。微藻含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),如部分藍(lán)藻與綠藻的蛋白質(zhì)含量很高,可作為單細(xì)胞蛋白(SCP)的重要來(lái)源。螺旋藻中的蛋白質(zhì)質(zhì)量占細(xì)胞干重的比例不僅高達(dá)60%、0%,而且它含有的氨基酸達(dá)17種之多。微藻中提取的色素主要有胡蘿卜素、蝦青素和藻藍(lán)素,胡蘿卜素具有抗氧化、抗突變、抗衰老、預(yù)防癌癥、增加免疫力等作用。微藻也是必需維生素的重要來(lái)源,所含的維生素Α、維生素Ε、核黃素、吡多醇、維生素B12、維生素C、生物素、肌醇、葉酸、泛酸鈣和煙酸等增加了其作為SCP的價(jià)值。利用微藻培養(yǎng)生產(chǎn)多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)主要是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。微藻是海洋食物鏈中PUFAs的最初生產(chǎn)者。PUFAs具有廣泛的生物學(xué)活性,在生理、營(yíng)養(yǎng)和藥理等方面有重要作用。近年來(lái),隨著海洋藥物的興起,微藻多糖作為藥物和藥物中間體的研究已成為藥物研究的重點(diǎn)。相關(guān)研究表明,微藻多糖具有抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、抗輻射和降血糖等活性功效。微藻每年固定的(X)2大約占全球凈光合產(chǎn)量的40%,在能量轉(zhuǎn)化和碳元素循環(huán)中起到舉足輕重的作用。目前全世界面臨著能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力。微藻是一類重要的生物質(zhì)能源,具有光合作用效率高、生長(zhǎng)周期短、易培養(yǎng)以及含有較高的脂類等特點(diǎn),而且在中國(guó)廣闊的沿海、內(nèi)地水域和鹽堿地大規(guī)模種植高油藻類,不存在與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地的問(wèn)題,已引起我國(guó)政府、科學(xué)家和企業(yè)家的高度關(guān)注。微藻生物能源技術(shù)是近年來(lái)在新能源領(lǐng)域興起的一個(gè)重要分支。微藻中含有很多種類富含油脂,可以用來(lái)生產(chǎn)生物柴油;另一些藻類中含有極豐富的烴類物質(zhì),化學(xué)結(jié)構(gòu)與礦物油相似,提取后可加工成汽油、柴油使用;在特定條件下,綠藻和藍(lán)藻在光合作用的同時(shí)可以產(chǎn)生氫氣。微藻還可以吸收并利用工業(yè)生產(chǎn)排放出的大量二氧化碳和氮化物,有利于改善環(huán)境。聲頻助長(zhǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)上已有較多的應(yīng)用,如給奶牛、蛋雞聽音樂(lè)可提高產(chǎn)量,給植物聽音樂(lè)不僅提高產(chǎn)量,還可提高品質(zhì)。聲波對(duì)細(xì)菌等微生物繁殖和生長(zhǎng)的影響國(guó)內(nèi)外也有一些研究。我們?cè)谥参锫暡ㄖL(zhǎng)技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究,近期對(duì)食用菌生長(zhǎng)、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)成分等方面的試驗(yàn)表明,聲波可使食用菌的菌絲體生長(zhǎng)速度加快、子實(shí)體提早出菇,產(chǎn)量有較大提高,還能使食用菌的品質(zhì)如脂肪、蛋白質(zhì)和粗多糖也有所提高。目前,聲頻技術(shù)應(yīng)用于微藻的培養(yǎng)過(guò)程鮮有報(bào)道。微藻的規(guī)模養(yǎng)殖技術(shù)和光生物反應(yīng)器技術(shù)是微藻綜合開發(fā)和利用的核心環(huán)節(jié),也是目前該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提出一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法。為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法,包括如下步驟
1)合成振幅高低交錯(cuò)聲波,并將其存儲(chǔ)在介質(zhì)中;
2)從介質(zhì)中讀取聲波數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào),通過(guò)功放電路將所述電信號(hào)放大;
3)通過(guò)電線將放大后的電信號(hào)送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波,并通過(guò)水介質(zhì)進(jìn)行傳播。進(jìn)一步的,所述步驟1)中聲波振幅每0. 5秒交替變化一次,高低振幅的聲波之間聲強(qiáng)差為3dB。進(jìn)一步的,步驟3)所述中音頻播放器播放的響度為80-90dB左右并采用定時(shí)控制器的方式每天播放3小時(shí)。進(jìn)一步的,所述聲波頻率為400-1000HZ。進(jìn)一步的,所述聲波頻率為400Hz。本發(fā)明的有益效果在于采用聲頻處理技術(shù)提高微藻產(chǎn)量的方法,利用水下傳聲器對(duì)微藻施加特定頻率的聲波,在微藻體內(nèi)產(chǎn)生共振,提高微藻體內(nèi)活細(xì)胞內(nèi)電子流的運(yùn)動(dòng)速度,促進(jìn)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉(zhuǎn)化;增強(qiáng)微藻的有氧呼吸作用,促進(jìn)蛋白質(zhì)、糖等有機(jī)物質(zhì)的合成,使微藻表現(xiàn)出旺盛的生長(zhǎng)速度,最終達(dá)到了增產(chǎn)的效果。
圖1為本發(fā)明計(jì)算機(jī)合成的400HZ聲波;
圖2為不同頻率的聲波對(duì)小球藻繁殖增長(zhǎng)率的比較;圖3為200Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較;圖4為400Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較;圖5為700Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較;圖6為1000Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較;圖7為2000Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較;圖8為6000Hz聲波對(duì)小球藻增長(zhǎng)率的比較。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。要用到。您據(jù)本發(fā)明涉及一種用聲波促進(jìn)微藻生長(zhǎng)繁殖的新方法,適用于各種藻類的養(yǎng)殖應(yīng)用,通過(guò)功放設(shè)備和水下音頻播放器,在微藻類生長(zhǎng)的水體環(huán)境中播放特定的聲波,剌激微藻的生長(zhǎng)與繁殖。具體方法是如圖1所示通過(guò)計(jì)算機(jī)合成不同的聲波,且聲波的振幅產(chǎn)生高低交錯(cuò),每0. 5秒交替變化一次,高低振幅的聲波之間聲強(qiáng)差為3dB,使原本為恒能的聲波成為能量高低變化的聲波,有助于產(chǎn)生聲波交變應(yīng)力的刺激作用。產(chǎn)生的聲波數(shù)據(jù)存貯在磁性介質(zhì)中,通過(guò)解碼器將聲波數(shù)據(jù)讀出后,通過(guò)功放電路進(jìn)行信號(hào)放大,再通過(guò)電線送入置于水體中的水下音頻播放器,使聲波在水體中傳播。播放的響度在80-90dB左右為宜。通過(guò)定時(shí)控制器每天播放3小時(shí)。結(jié)果表明,采用聲波刺激后小球藻的生長(zhǎng)速度明顯快于對(duì)照組,
通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)表明,促進(jìn)微藻生長(zhǎng)繁殖有效的聲波頻率以400-1000HZ較為合適,其中400Hz效果最佳。播放的響度在80-90dB之間,播放時(shí)間為3小時(shí)左右。響度過(guò)低(<60dB)起不到聲波應(yīng)力的刺激作用,響度過(guò)高OllOdB)引起微藻繁殖速度降低或死亡。聲波刺激時(shí)間過(guò)短(<1小時(shí))作用效果不明顯,播放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(>8小時(shí))生長(zhǎng)反而受到抑制。實(shí)施例一
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)放置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)箱溫度均設(shè)定為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器定時(shí)進(jìn)行聲波剌激,另一只培養(yǎng)箱中的2瓶不播放聲波作對(duì)照。試驗(yàn)的聲波有200 Hz,400 Hz、700Hz、IOOOHz、2000 Hz,6000 Hz,每一頻率重復(fù)試驗(yàn)2次。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察小球藻的繁殖速度,培養(yǎng)7天后測(cè)定微藻的細(xì)胞量。結(jié)果表明如圖2所示,采用聲波刺激后小球藻的生長(zhǎng)速度明顯快于對(duì)照組,尤以400Hz頻率的聲波刺激后小球藻的繁殖速度最佳,增長(zhǎng)率達(dá)22. 69%。實(shí)施例二
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以200 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖3所示統(tǒng)計(jì)2次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組20. 25 X IOVmL個(gè),對(duì)照組17. 7 X 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)14. 41%。實(shí)施例三
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以400 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖4所示統(tǒng)計(jì)2次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組21. 63 X 105/mL個(gè),對(duì)照組17. 63Χ 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)22. 69%。實(shí)施例四
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以700 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖5所示統(tǒng)計(jì)2次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組21. 38 X 105/mL個(gè),對(duì)照組17. 75X 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)20. 45%。實(shí)施例五
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以1000 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖6所示統(tǒng)計(jì)2次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組觀.07 X 105/mL個(gè),對(duì)照組23. 58 X 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)19. 06%。實(shí)施例六
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以2000 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖7所示統(tǒng)計(jì)2次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組20. 25 X IOVmL個(gè),對(duì)照組17. 7 X 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)14. 41%。實(shí)施例七
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻,每箱內(nèi)置2只IOL的廣口玻璃瓶,每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L,接種量為7. 5 X 105/mL個(gè),培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶?jī)?nèi)各放置1個(gè)水下音頻播放器,通過(guò)定時(shí)控制器每天上午7:0(Γ100:00以6000 Hz聲波進(jìn)行剌激,另一只培養(yǎng)箱內(nèi)的2瓶不播放聲波作對(duì)照。然后對(duì)調(diào)培養(yǎng)箱進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn),各培養(yǎng)7天。以血球計(jì)數(shù)板法通過(guò)電腦視頻顯微計(jì)數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖8所示統(tǒng)計(jì)3次小球藻的平均細(xì)胞數(shù),聲波刺激組22. 45 X IOVmL個(gè),對(duì)照組20 X 105/mL個(gè),試驗(yàn)組較對(duì)照組增長(zhǎng)12. 25%。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法,其特征在于,包括如下步驟1)合成振幅高低交錯(cuò)聲波,并將其存儲(chǔ)在介質(zhì)中;2)從介質(zhì)中讀取聲波數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào),通過(guò)功放電路將所述電信號(hào)放大;3)通過(guò)電線將放大后的電信號(hào)送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波,并通過(guò)水介質(zhì)進(jìn)行傳播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟1)中聲波振幅每0.5秒交替變化一次,高低振幅的聲波之間聲強(qiáng)差為3dB。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,步驟3)所述中音頻播放器播放的響度為80-90dB左右并采用定時(shí)控制器的方式每天播放3小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述聲波頻率為400-1000HZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述聲波頻率為400Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用聲頻技術(shù)提高微藻繁殖速度的方法,包括如下步驟1)合成振幅高低交錯(cuò)聲波,并將其存儲(chǔ)在介質(zhì)中;2)從介質(zhì)中讀取聲波數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào),通過(guò)功放電路將所述電信號(hào)放大;3)通過(guò)電線將放大后的電信號(hào)送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波,并通過(guò)水介質(zhì)進(jìn)行傳播,采用聲頻處理技術(shù)提高微藻產(chǎn)量的方法,利用水下傳聲器對(duì)微藻施加特定頻率的聲波,在微藻體內(nèi)產(chǎn)生共振,提高微藻體內(nèi)活細(xì)胞內(nèi)電子流的運(yùn)動(dòng)速度,促進(jìn)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉(zhuǎn)化;增強(qiáng)微藻的有氧呼吸作用,促進(jìn)蛋白質(zhì)、糖等有機(jī)物質(zhì)的合成,使微藻表現(xiàn)出旺盛的生長(zhǎng)速度,最終達(dá)到了增產(chǎn)的效果。
文檔編號(hào)C12N13/00GK102559651SQ20111041631
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者姜仕仁, 黃 俊 申請(qǐng)人:浙江科技學(xué)院