提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统和调光方法技术方案

本发明专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统和调光方法，其中，光照系统包括包围在反应罐两侧的灯板，灯板与定时器连接，定时器与双路控制器连接，双路控制器与驱动电源盒连接，双路控制器用于控制灯板的开关、光质配比、光照强度和光照周期，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成。本发明专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法包括：在反应罐两侧设置灯板，由灯板对反应罐内的螺旋藻进行照射，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成。本发明专利技术的技术方案不仅可以提高螺旋藻的产量，而且可以显著提高黄酮、维生素E的含量以及超氧化物歧化酶活性，且维生素C的含量也较高。且维生素C的含量也较高。且维生素C的含量也较高。

【技术实现步骤摘要】
提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统和调光方法


[0001]本专利技术涉及微生物培养领域，主要涉及一种提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统和调光方法。
技术背景
[0002]微藻培养人工光源的主要评价指标包括发光强度、波长范围、发光效率、发热状况、使用寿命和安全性等方面。目前，人工光源应用较多的是发光二极管(LED)，与其他光源相比，主要具有以下优点：(1)光谱窄，可根据藻类光合生理特性设计波段，避免如荧光灯等光源产生的低效光质和能量损失。(2)节能高效，可比荧光灯节能达百分之八十。(3)发热较低，温度负荷小。(4)低压直流供电，耐冲击和抗震性好。(5)发光稳定，使用寿命可达十万小时。
[0003]微藻等自养生物吸收利用光能主要用于两方面进程，一方面是作为能量驱动光合作用，另一方面是作为光信号调节微藻自身的物质合成以及生长发育进程。微藻的生命活动需要大量能量，主要依靠光合色素分子在光合作用过程中捕获光量子、传递光能，如叶绿素、类胡萝卜素和藻蓝素等。光合色素主要吸收波长为380～700nm的光质。此外，由于光合色素、补光色素蛋白复合体以及光受体的存在，微藻吸收光能无论是用于驱动光合作用还是作为光信号调节自身的物质合成以及生长发育进程，对光质的光谱组成都有高度的选择性。
[0004]自由基学说认为，生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生自由基积累的结果。自由基是正常代谢的中间产物，其氧化能力很强，可以使细胞中的多数物质发生氧化。例如，自由基会引起细胞的DNA损伤，导致细胞病变，甚至诱发肿瘤的形成。研究表明，通过摄入高含量抗氧化剂的食物，可以提高机体的抗氧化能力，减少过量自由基带来的损伤。
[0005]因此，根据微藻的光生理特性对光生物反应器人工光源的光谱进行管理，在避免无效和低效光质带来的能源浪费的同时，提高微藻的产量以及高附加值产物的含量对于螺旋藻产业和工业化生产非常重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种适应螺旋藻的光生理特性的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统和调光方法。
[0007]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，包括包围在反应罐两侧的灯板，灯板与定时器连接，所述定时器与双路控制器连接，所述双路控制器与驱动电源盒连接，双路控制器用于控制灯板的开关、光质配比、光照强度和光照周期，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成。
[0008]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，其中，红LED发光的波长为625
±
10nm，蓝LED发光的波长为465
±
10nm。
[0009]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，包括：
[0010]在反应罐两侧设置灯板，由灯板对所述反应罐内的螺旋藻进行照射，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成；
[0011]在螺旋藻的培养初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和2μW
·
cm
‑2·
nm
‑1；
[0012]当螺旋藻进入对数生长初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和5μW
·
cm
‑2·
nm
‑1；
[0013]当螺旋藻进入对数生长中期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和25μW
·
cm
‑2·
nm
‑1；
[0014]收获螺旋藻前6小时调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和100μW
·
cm
‑2·
nm
‑1。
[0015]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，其中，所述螺旋藻的培养初期为藻液吸光度低于0.2时，培养前两天。
[0016]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，其中，螺旋藻进入对数生长初期为藻液吸光度为0.2～0.5时，培养3～4天。
[0017]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，其中，螺旋藻进入对数生长中期为藻液吸光度高于0.5时，培养第4天以后。
[0018]本专利技术的技术方案不仅可以提高螺旋藻的产量，而且可以显著提高黄酮、维生素E的含量以及超氧化物歧化酶活性，且维生素C的含量也较高，其中，螺旋藻干重比全红光和白光处理分别提高了20.75％和31.96％，超氧化物歧化酶(SOD)含量分别提高了39.61％和401.54％。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统的结构示意图；
[0020]图2为灯板的俯视图；
[0021]图3为螺旋藻的培养初期时，对反应罐内的螺旋藻进行照射的红光和蓝光的光谱波形图；
[0022]图4为螺旋藻进入对数生长初期时，对反应罐内的螺旋藻进行照射的红光和蓝光的光谱波形图；
[0023]图5为螺旋藻进入对数生长中期时，对反应罐内的螺旋藻进行照射的红光和蓝光的光谱波形图；
[0024]图6为收获前6小时，对反应罐内的螺旋藻进行照射的红光和蓝光的光谱波形图。
[0025]图中：
[0026]1、反应罐
[0027]2、灯板
[0028]3、电源盒
[0029]4、双路控制器
[0030]5、定时器
具体实施方式
[0031]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，包括包围在反应罐两侧的灯板，灯板与定时器连接，所述定时器与双路控制器连接，所述双路控制器与驱动电源盒连接，双路控制器用于控制灯板的开关、光质配比、光照强度和光照周期，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成。
[0032]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，其中，红LED发光的波长为625
±
10nm，蓝LED发光的波长为465
±
10nm。
[0033]本专利技术的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，包括：
[0034]在反应罐两侧设置灯板，由灯板对所述反应罐内的螺旋藻进行照射，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成；
[0035]在螺旋藻的培养初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和2μW
·
cm
‑2·
nm
‑1；
[0036]当螺旋藻进入对数生长初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和5μW
·
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，其特征在于，包括包围在反应罐两侧的灯板，灯板与定时器连接，所述定时器与双路控制器连接，所述双路控制器与驱动电源盒连接，双路控制器用于控制灯板的开关、光质配比、光照强度和光照周期，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成。2.根据权利要求1所述的提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED光照系统，其特征在于，红LED发光的波长为625
±
10nm，蓝LED发光的波长为465
±
10nm。3.一种提高螺旋藻产量和抗氧化剂含量的LED调光方法，包括：在反应罐两侧设置灯板，由灯板对所述反应罐内的螺旋藻进行照射，灯板由额定功率为1W的红、蓝LED组成；在螺旋藻的培养初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和2μW
·
cm
‑2·
nm
‑1；当螺旋藻进入对数生长初期，调节红光和蓝光光强分别为60μW
·
cm
‑2·
nm
‑1和5...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛瑞鑫，胡伟，唐永康，张良长，沈韫赜，郭双生，艾为党，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九一九部队，
类型：发明
国别省市：