葛仙米的氣相規(guī)?；嘤椒?br>【專利說明】
[0001]
技術(shù)領域：本發(fā)明涉及一種新型的規(guī)?；囵B(yǎng)念珠藻屬的生產(chǎn)系統(tǒng)，特別涉及葛 仙米的氣相規(guī)?；嘤椒ā?br>【背景技術(shù)】：
[0002] 葛仙米是念珠藻屬（Nostoc Vauch)中的擬球狀念珠藻（Nostoc sphaeoides KUtzing)的俗稱，它屬于藍藻門（Cyanophyta)，藍藻綱（Cyanophyceae)，念珠藻目 (Nostocales)，念珠藻科（Nostocaceae)，念珠藻屬（Nostoc)。該屬中還有發(fā)菜和地木耳兩 類。葛仙米是目前世界上能人工培育的念珠藻屬中的佼佼者。本發(fā)明提出培養(yǎng)以葛仙米為 代表的念珠藻屬（Nostoc)的氣態(tài)生產(chǎn)系統(tǒng)。以下敘述僅以葛仙米為代表。
[0003] 野生葛仙米主要產(chǎn)于我國湖北鶴峰縣水稻田中，是一種兼具光合和固氮雙重作用 的珍珠狀藻類植物。它既可固定空氣中的氮氣，最終合成機體的蛋白質(zhì)；又可通過光合作用 吸收〇) 2形成碳水化合物并放出0 2;
[0004] 它有藥食兩用功能，我國的文字記載已有1700多年，從晉朝開始便是宮廷御膳。 葛仙米是理想的高蛋白保健食品。它的營養(yǎng)極為豐富，其干物質(zhì)的蛋白質(zhì)含量高達50% 以上，高于大豆，牛肉和雞肉；氨基酸品種較齊全，結(jié)構(gòu)較合理，基本符合FA0/WH0推薦的標 準。粗脂肪為5. 34-8. 11 %，它富含不飽和脂肪酸，可以作為肥胖病人和糖尿病人的膳食。 總糖為24. 19%，其中8-12%為可抗輻射抗癌的活性多糖。還富含10%可抗癌防癌的藻藍 蛋白、豐富的維生素C(其干重100克含量高達521毫克），比柑橘高15倍，近于鮮棗。此 外，還含有豐富的高于一般植物的葉綠素、B_類胡蘿卜素、B族維生素和多種有益于健康的 微量元素等。它雖營養(yǎng)雖極為豐富，但卻屬于素食食品，無疑將可成為一種新型的人類食 品，并由此開發(fā)出一系列保健食品。它豐富的藻藍蛋白和多糖，還可以開發(fā)醫(yī)用，化工和美 容產(chǎn)品。作為食品，它的口感很好，類似珍珠奶茶中的"珍珠"，但它十分脆嫩。其成品外形 如燦爛的珍珠，頗為美觀。它既可生食，也能搭配在任何菜肴中。若做熟食，炒，湯，羹，蒸都 可。還可做成色拉，珍珠奶茶，冰淇淋，飲料等。它的食療和藥用價值顯而易見，兼具治病滋 補和延年益壽的功效。中國歷代將其作為御膳和藥食兩用的美味佳肴文字記載數(shù)不勝數(shù)。 因其珍珠狀生物體是連續(xù)生長的，所以可以根據(jù)需要在不同生長期隨時收獲不同直徑的群 體。由于收獲的是藻類活體，故能在冰箱中保存較長時間而不易變質(zhì)。如做成干品，則可隨 時放入水中浸泡恢復原來燦爛的珍珠狀。
[0005] 鶴峰縣當?shù)匾吧鹣擅椎哪戤a(chǎn)量為一噸左右，由于珍貴，當?shù)剞r(nóng)民每年會爭相采 撈，它在古代作為貢品，近代供出口。近年因化肥和殺蟲劑的大量使用，和過量的采收致使 野生產(chǎn)量逐年減少，面臨滅絕的危險。
[0006] 近年來，經(jīng)中國科學院水生生物研宄所和其他單位的聯(lián)合開發(fā)，已經(jīng)研制出相關 的光生物反應器，以及生產(chǎn)配方，實現(xiàn)了實驗室內(nèi)的小規(guī)模水箱培養(yǎng)，形成了較為成熟的生 產(chǎn)工藝，使葛仙米成為目前世界上念珠屬中能人工培育的主要品種，經(jīng)科技部聯(lián)合中科院 鑒定，其產(chǎn)量達到200g/m 2/d (鮮重）。
[0007] 上述水箱中的人工培育方法是模擬野生葛仙米生長在水稻田中的環(huán)境，包括光 強，溫度，水中的營養(yǎng)和氣體成分而設計的光生生物反應器。其藻種主要采用湖北鶴峰的野 生黑色葛仙米通過實驗室多代培養(yǎng)并擴種，一般采用人工勻漿破碎的藻群體的藻絲片段為 起點，再在實驗室內(nèi)逐級放大的方式進行培養(yǎng)。當藻種在實驗室中培養(yǎng)到約0. l-o. 2_直 徑時，再放置到營養(yǎng)液水箱中，在一定光照和溫度控制下，水箱底部灌注過濾空氣，使形成 氣泡上升，從而帶動藻種在水中隨氣泡不停地上下運動而生長。
[0008] 該方法創(chuàng)新了一種不受自然條件影響的人工連續(xù)培育葛仙米的方法，而且可以采 用批量的小體積水箱容器作光生反應器達到規(guī)模培育的效果。這為葛仙米的研宄和人工培 育開創(chuàng)了新的路子。不足之處是該產(chǎn)品產(chǎn)量低，技術(shù)要求和成本高，很難普及和產(chǎn)業(yè)化。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009] 與目前的人工培育方法根本不同之處是，本方法的光生反應器不是將葛仙米藻種 在液相水中培育，而是在氣相的空氣中培育。
[0010] 我們知道念珠藻屬的發(fā)菜和地木耳，在自然狀態(tài)下也都是在空氣中生長的；而葛 仙米的生長在自然狀態(tài)下大部分在水中生長，例如在水稻田和水塘中生長。因此目前采用 的人工培育方法也是沿襲用"液相的水培法"。我們在用水培法培育的過程中，發(fā)現(xiàn)個別葛 仙米粘附在貼近水面以上部分的物體上，只要能保持其充分的營養(yǎng)液濕潤，顯示其在空氣 中的生長比在水中明顯長得快。由此現(xiàn)象我們發(fā)明了一種新型的葛仙米氣相規(guī)?；嘤?(簡稱氣培法）。"本草綱目拾遺"一書是我國最早有"葛仙米"一詞的文獻記錄：（葛仙米） 生湖廣沿溪山穴中石上，遇大雨沖開穴口，此米隨流而出，土人撈出，初取時如小鮮木耳，紫 綠色......干則名為天仙米，亦名"葛仙米"（趙學敏，清乾隆1765年）。誠如此文所述， 原始葛仙米是生長在空氣中的石上，而非水中。葛仙米藻球體能分泌黏性膠質(zhì)能使它容易 粘附予石上或其他適宜的物體上。
[0011] 我們的試驗證明用氣培法培育葛仙米，與水培法相比，十分明顯的是，其生長速度 快，產(chǎn)量高，成本低，用水少，操作簡單，特別適于規(guī)?；a(chǎn)。
[0012] 具體實施方法：
[0013] 本發(fā)明提供了規(guī)?；瘹馀喾ㄅ嘤鹣擅椎姆忾]式光生物系統(tǒng)及其九個培育條件 兩部分：
[0014] 現(xiàn)分別敘述如下：
[0015] 一，規(guī)?；瘹庀嗯嘤鹣擅椎姆忾]式氣相光生物系統(tǒng)：
[0016] 1，工作原理和結(jié)構(gòu)的描述：
[0017] (1)工作原理：葛仙米氣培法的原理是其藻種能粘著在由營養(yǎng)液長期濕潤的培育 基質(zhì)上，在一定光照和溫度的空氣環(huán)境中能正常生長，同時完成光合和固氮的雙重作用。由 于在空氣環(huán)境中其二氧化碳，氮氣，光照和養(yǎng)分的供應比在液體中更充分，其生長速度此在 水培法中要明顯地快。
[0018] (2)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：
[0019] 其封閉式光生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在封閉透明暖房內(nèi)，頂部設置平行間隔剛性塑料 管，塑料管上懸掛白色蓄水布料，作為葛仙米的培育基質(zhì)床，葛仙米藻種粘著在該基質(zhì)床 上，由上述橫向塑料管的開口和置于平行懸掛布料間的噴霧頭同時供應營養(yǎng)液，以保證基 質(zhì)床長期被營養(yǎng)液濕潤，能使葛仙米藻種在基質(zhì)床上快速生長；培育基質(zhì)材料是白色的蓄 水布料，或其他白色或透明的海綿體，塑料制品，天然或人工的蓄水材料。這里僅以白色的 蓄水布料為例。透明暖房的材料除了地板是白色瓷磚，其他四圍壁和房頂?shù)牟牧隙际峭该?玻璃或透明塑料。這里僅以透明玻璃暖房為例。
[0020] 這里以一個該系統(tǒng)的生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)來描述說明，為便于計算產(chǎn)量，我們以133平 方米面積（約合0.2畝）建造一個長方形的玻璃暖房，作為氣培法培育葛仙米的封閉式光 生物系統(tǒng)。為了獲得充分的自然光照，除了底部是由白色瓷磚鋪地，其他四圍壁和房頂均是 透光玻璃。其暖房的長X寬X高=15X8. 9X4米。整個暖房在生產(chǎn)培育過程中是封閉滅菌 的，除了開始播種時需人員進入操作。生產(chǎn)培育過程中，人員一般不需進入。如特殊需進入 觀察和操作，人員必須要穿戴全封閉的滅菌隔離服。
[0021] 在長度方向上，每隔15-20公分懸掛高X寬=3. 5X1. 5米的白色布料或其他蓄水 材料（以下敘述僅用布料為例），作為葛仙米的培育基質(zhì)床。在懸掛布料時，藻種已粘附在 上面（具體操作在"藻種的培育和接種"中描述）。其布料的寬度可在1. 0-2. 0米之間，這 樣的布料需排滿整個暖房的長度和寬度方向。
[0022] 其布料的頂部需懸掛在一根能定時供營養(yǎng)液的水平塑料管路上，該管子上等距離 開孔（約5-10cm距離開孔，孔徑為2-5mm)，使營養(yǎng)液能定時從每個孔中流至懸掛的布料上。 整個玻璃房內(nèi)在懸掛布料的中間和上方需間隔布置能轉(zhuǎn)動的細小霧滴噴頭，能定時噴灑營 養(yǎng)液細霧（霧滴大小為30-50目），使直接噴到布料上，并使整個玻璃房內(nèi)的濕度一直保持 在飽和狀態(tài)，以保證整個布料長期保持在蓄滿營養(yǎng)液的濕潤狀態(tài)。
[0023] 在布料頂部的塑料管路和霧滴噴頭的營養(yǎng)液均由水泵由營養(yǎng)液儲存箱內(nèi)抽取供 應，由垂直布料上下滴的營養(yǎng)液集聚在底部水槽中，布料底部同樣浸泡在水槽中，用以保持 底部布料的濕潤。水槽集聚的營養(yǎng)液定期由水泵抽回儲存箱，該循環(huán)的營養(yǎng)液在返回儲存 箱前需經(jīng)紫外線滅菌，并補充營養(yǎng)液成分，以供營養(yǎng)液的循環(huán)使用。
[0024] 二，九個培育條件，包括
[0025] 1，藻種的培育和播種；2,培育基質(zhì)的選擇標準；3,光照系統(tǒng)和光強控制；
[0026] 4,空氣的過濾消毒通風，補充二氧化碳；5,溫度控制；6,營養(yǎng)液的組分制備；
[0027] 7,灌溉和廢液處理系統(tǒng)；8,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：9,葛仙米的收獲：
[0028] 以下分別敘述九個培育條件：
[0029] 1，藻種的培育和播種：
[0030] 藻種的培育：葛仙米可以通過釋放藻殖段進行繁殖。通常藻殖段可以通過對（藻 體）原植體的人工勻漿獲得的絲狀體，在培養(yǎng)基中培育并繁殖成微小原植體-藻種。但勻漿 的方法對絲狀體有機械的損傷，而且人工勻漿的方法只適合于實驗室少量的藻殖段培育。
[0031] 對藻種的大量培育是通過對葛仙米藻體所處營養(yǎng)液中環(huán)境培育因子的改變，例如 光，溫度和營養(yǎng)鹽的成分改變，對葛仙米原植體用營養(yǎng)鹽缺失的培養(yǎng)基，或在正常營養(yǎng)基中 較長時間低溫（如5°C )或黑暗的環(huán)境下存放，都能人工誘導藻殖段的大量分